安全器件ＳＨＡ－１和安全單片機

魯　冰

摘要：簡介SHA-1安全器件和安全單片機及其應用。

關鍵詞：安全器件；安全單片機；信息安全，SHA-1，加密算法

引言

信息安全無論對國家還是對個人都是非常重要的。信息安全意味著要防止非法復制重要數據信息和程序代碼；避免數據或代碼被非法修改；保護金融交易，這包括銀行加密密鑰的傳遞保護、信用卡用戶密鑰的保護、電子錢包數據保護等等。為了信息安全、保護數據信息，需要有安全器件、安全措施，這包括加密。

加密算法

為了信息安全，需要對信息加密。加密就是將數據信息的真實原文進行某種方式的編碼，使第三方無法識別。

加密算法包括對稱加密算法，非對稱密鑰算法，散列算法等。

·對稱加密算法(如DES,3DES,AES)

對稱加密算法的加密和解密都使用同一個密鑰。優(yōu)點是加解密速度快、占用資源少；缺點是密鑰的傳遞不夠安全。

·非對稱密鑰算法(如RSA，DSA，ECC)

這種算法的加密和解密用不同的密鑰，也稱公鑰和私鑰。其優(yōu)點是安全、加密性強；

·方便傳遞；缺點是位數長、密鑰保存占更多的資源、計算速度慢。

·散列算法(如SHA-1，MD5)

SHA-1(secure Hash Algorithm)安全散列算法由美國國家安全協會發(fā)明于1995年，是ISO／IECl0118-3標準。SHA-1為不可逆運算，即無法由數據源和MAC(信息認證碼)碼推出隱含的密碼，提供了目前更為安全、更低成本的安全數據存儲和身份證方案。任何輸入信息的變化，哪怕僅一位，都將導致散列結果的明顯變化，稱之為“雪崩效應”。這種算法還具有“防碰撞”，即難以找出兩個不同的輸入數據源對應同一組MAC碼。

SHA－1器件

最近，模擬與混合信號IC開發(fā)和制造商Maxim公司推介了一系列安全器件和安全單片機。Maxim公司現有三款SHA-1器件：DS28E01-100，DS28CN01和DS2460。這些安全器件的性能示于表1。其中DS28CN01

SHA-1器件的主要應用包括：

·軟件代碼(IP)保護；

·軟件授權和升級管理；

·配件識別和電子標簽；

·網上身份識別；

·電子錢包；

·數據傳輸和媒體文件的加解密；

·DVB，STB和CMMB的條件接收系統(CAS)。

以SHA－1的軟件代碼(IP)保護應用為例，通過主機認證板上SHA-1器件的身份合法性(見圖2)，來決定軟件是否要正常執(zhí)行。由于SHA-1器件非法用戶無法復制，以此來保護軟件代碼不被非法拷貝，從而防止設備被非法抄板。受保護的對象可以是：MCU／DSP／ARM／FPGA等軟件代碼外置的系統或設備，如PMP、DVR、GPS導航儀、路由器、數控設備等；PC軟件，如殺毒軟件、專業(yè)工具軟件等，連接至Webserrer的設備，如智能家庭終端、IP-STB、IP-Camera等。

總之，SHA-1算法的不可逆性保證了系統的安全性，每個SHA-1器件具有唯一的64位ROM ID，使每個器件加載唯一的密碼成為可能，最終實現了系統的安全性不依賴單個器件，低成本、高安全性的SHA-1器件尤其適合于IP保護、授權管理、配件／身份識別、電子標簽、安全數據存儲、元件數據的加解密等應用。

安全單片機

Maxim公司針對金融終端、保密通信等高度安全設備市場，推出一系列安全UC，這包括DS5002、DS5250、MAXQ1103、MAXQl850等。這些安全UC與一般處理器不同之處在于其安全性和保密性。安全gC除芯核、存儲器、串行和并行接口外，還具有特殊的安全性能(圖3)：

·隨機數發(fā)生器(RNG)一基于三個獨立工作的晶振相差，隨機數隨時間、電壓、溫度的改變而變化，這提高了產品加密的不確定性。RNG能提供非常好的干擾數據，起到對SPA、DPA(比較高級的攻擊技術)攻擊的防護。

·加密算法單元一支持加密算法DES、3DES、RSA、DSA、SHA?？蓪Υ娣旁谕獠康某绦虼a和數據進行加密。

·電池監(jiān)控的安全體系架構一電池監(jiān)控保證在停電情況下，安全保護仍然有效；NVSRAM方式保證在有攻擊和斷電的情況下能讓敏感信息全部消失。

·竄改檢測和自毀功能一內置的溫度、電壓傳感器檢測錯誤注入攻擊，芯片頂部蛇性網紋檢測外部微探針攻擊，在受到攻擊時迅速擦除敏感數據。

·符合PCI(支付卡產業(yè))安全標準，其中MAXQll03符合PCI 2.0安全標準。