作者：Excelpoint世健 可穿戴設備的迅速普及在推動相關行業迅速發展的同時，其安全性問題也日益凸顯。可穿戴設備通常集成了各類生理傳感器、GPS定位以及攝像頭等，擁有更強的隱私感知能力，因此IoT設備不僅面臨非法網絡入侵，也面臨隱私數據泄露等安全問題。可穿戴式產品的安全性需求主要包括身份認證、軟件安全性以及網絡安全性。身份認證需要有安全的身份標識來表征設備的身份信息，并對傳感器等配件身份進行識別和防偽；軟件安全性既要實現IP保護和授權管理，也要支持完整的軟件引導和升級管理方案；網絡的安全性要通過身份標識來實現雙方通信的安全握手，然后利用算法實現傳輸數據的加密和解密等要求。 安全算法的簡介及應用 對于上述的安全性需求，數學家們創造出了非常多且實用的算法來解決對應的問題。安全算法大體分為兩類，一類是對數據進行加密和解密處理，比較常用的算法有AES、RSA、3DES、ECC等，主要是用于一些數據的安全傳輸、安全數據存儲等，比如對網上的數據進行加密和解密、DVB系統中的碼流加擾和解擾等。另一類是安全身份認證和數據完整性驗證，常用的算法有MD5、SHA-x、ECDSA等，典型的應用就是所有要求安全身份識別的場景，比如商品防偽、網上身份識別、系統配件識別等。 所有的數據加密算法都可以應用于安全身份認證，加密算法大體分為兩種類型：對稱加密算法和不對稱加密算法。前者收發雙方采用相同的密碼進行運算，所以密碼必須安全保管，在相同的安全等級條件下，前者的實現通常是基于一些邏輯運算，所以比后者更簡單、用時更短。后者收發雙方采用不同的密碼進行運算，由私鑰生成公鑰或公鑰生成私鑰，一方采用私鑰加密則另一方需采用公鑰解密，反之亦然，公鑰為公開信息，而私鑰必須妥善保管，后者可以更有效地實現數字簽名。 ADI安全芯片的介紹和實現的安全性功能 ADI安全芯片的介紹 技術型授權代理商Excelpoint世健就ADI的安全芯片展開了詳細介紹。ADI的安全芯片包括SHA-3對稱加密算法產品、ECDSA不對稱加密算法產品以及應用于loT方面的安全產品。首先，SHA-3對稱加密算法產品擁有多種接口，比如1-Wire、I2C以及非接觸類的接口（NFC/RFID），其中1-Wire接口通過一條I/O線就可以實現芯片的供電、時鐘和數據的傳輸，可以極大地簡化配件接口設計，因此非常適用于系統的配件。 SHA-3對稱加密算法產品比較熱門的有DS28E16/DS28C16、DS28E50/DS28C50、DS2477等，其中DS28E16是ADI目前SHA-3系列里成本較低且性價比極佳的一款產品。此外SHA-3的NFC/RFID產品熱門的包含MAX66301、MAX66250等。
ECDSA不對稱加密算法產品不僅提供1-Wire/I2C接口，也提供多種電壓的版本。ECDSA算法引擎包括唯一的64-bit ROM ID，10K-bit安全OTP存儲器以及17-bit不行復位的遞減計數器等，有特定用于汽車電子和應用醫療的，本次介紹幾個比較特殊的產品。 其中DS28E30是ECDSA不對稱加密算法產品中成本較低且性價比極佳的一款產品，同時也提供DS28E38/E39/DS28C39這類PUF產品用于對安全性要求更高的使用場景。loT安全芯片包含MAXQ系列和DS28S60，這些芯片包含了應用所需要的安全算法，同時MAXQ系列內置完整的TLS協議棧可以簡化loT軟件方面的設計。 ADI安全芯片實現的安全性功能 在ADI安全芯片所實現的安全性功能方面，首先介紹基于SHA-3對稱加密算法的器件如何生成唯一的身份信息（基于預置的器件密碼）。SHA-3器件的內部包含SHA-3引擎，而芯片內部包含密碼，密碼加上外部認證數據通過SHA-3引擎計算得到的HMAC結果作為數字簽名代表器件的身份，因此不同的密碼會對應不同的數字簽名。 通常是在一個安全且不被第三方知曉的生產環節來為芯片置入唯一的密碼，系統的主密碼System SECRET結合器件的ROM ID通過SHA-3的算法引擎計算出對應的HMAC結果，將HMAC結果注入到芯片內部，每個器件不同的ROM ID使其會得到唯一的密碼，因此每個器件有唯一的身份信息，為防止被第三方截取需通過比對SHA-3算法結果來間接的比對。
主機認證SHA-3器件時首先獲取器件的ROM ID，通過ROM ID+主密碼可計算出器件的密碼，接著主機產生認證隨機數，加密芯片基于ROM ID、認證隨機數和密碼送入到SHA-3算法引擎，算法的結果回傳給主機，然后主機在內部做相同的算法認證，結果一致則代表器件是合法的。 為非對稱算法ECDSA器件創建安全的身份信息，表征一個ECDSA器件的身份需要有配對的公鑰和私鑰，而且需要系統管理者簽發數字證書來證明配對的公私鑰是由系統管理者創建的，因此在創建安全的ECDSA器件身份時需先在內部生成密碼對，然后基于器件唯一的ID信息和公鑰讓系統管理者安裝證書。
ECDSA的密碼對生成相對簡單，由隨機數發生器來生成器件的私鑰置入器件內，然后用ECDSA算法引擎計算出對應的公鑰也置入到器件內就創建完成了。最后再通過ECDSA-256算法安裝證書，重要的是使用系統管理者所定義的系統級的私鑰來簽發證書，算法的結果作為證書寫入到器件內部就完成了證書安裝。 ADI安全芯片的實際應用和推薦型號 DS28E16 ADI的安全芯片可實現FPGA/uC/PC軟件的IP保護以及授權管理，當程序運行到認證節點時，數字簽名驗證通過就可以正常運行軟件，如果驗證失敗則軟件拒絕執行來保護IP。Excelpoint世健與ADI合作超過三十年，多年來基于ADI的產品和解決方案組合，打造了多個貼近客戶應用需求的解決方案并獲得了市場的認可。針對ADI的安全芯片，世健結合當前市場，重點推薦DS28E16。
DS28E16安全認證器集FIPS202兼容安全散列算法(SHA-3)質詢和響應認證安全EEPROM于一身，提供一組核心加密工具，包括SHA-3引擎、256位安全EEPROM、遞減計數器和唯一的64位ROM識別碼(ROM ID)。 DS28E16擁有可靠反制措施防御安全攻擊，所有儲存的數據采用加密保護，防止偵測。唯一的ROM ID用作加密運算的基本輸入參數，也作為應用中的電子序列號。通過單觸點1-Wire®總線通信，ROM ID作為多器件1-Wire網絡中的節點地址。常應用于配件/外設安全認證、電池認證/充電周期跟蹤、醫療工具/配件認證和校準等場景。 DS28E30 DS28E30提供基于FIPS-186ECDSA標準的高度安全且易于部署的統包式身份驗證解決方案。安全認證器將ECDSA質詢和響應認證與用于存儲密鑰和用戶數據的安全EEPROM相結合。
該器件提供一組源自集成塊的核心加密工具，包括非對稱硬件引擎、真隨機數生成器(TRNG)、3Kb安全EEPROM、遞減計數器和唯一的64位ROM標識號(ROM ID）。ECC公鑰/私鑰功能根據NIST定義的P-256曲線運行，以提供符合FIPS186的ECDSA簽名生成功能，以支持雙向非對稱密鑰身份驗證模型，擁有強大的對策防止安全攻擊。 唯一的ROM ID用作加密操作的基本輸入參數，并用作應用程序中的電子序列號。此外芯片的真實性可以通過ADI提供的公鑰證書進行驗證。該器件通過單觸點1-Wire®進行通信公交車超速行駛。通信遵循1-Wire協議，在多器件1-Wire網絡中，ROM ID用作節點地址。 綜上所述，Excelpoint世健認為，在可穿戴設備的迅速發展的背景下，ADI的安全芯片在配件識別和防偽方面應用廣泛，能幫助客戶更好地迎接各類挑戰。 |
