加密芯片是對內部集成了各類對稱與非對稱算法,自身具有極高安全等級,可以保證內部存儲的密鑰和信息數據不會被非法讀取與篡改的一類安全芯片的統稱。在嵌入式行業應用廣泛。他的前身就是水電氣表等行業的ESAM模塊,專門用于線路數據的加密傳輸與密鑰安全存放。隨時代變遷演變出另一種用法,即嵌入式行業的版權保護應用。防止自主知識產權和研發成果被非法盜用。
加密芯片的分類
在版權保護領域根據加密方案和用法的不同,分為兩大應用陣營。
應用最為廣泛,使用時間最長的當屬認證類加密芯片,其優點是加密芯片平臺安全,算法統一,應用簡單。缺點是整體加密方案安全性較低,對板上主控MCU的保護力度較弱,已經證明存在明顯安全漏洞。是可以通過對MCU的攻擊,間接破解掉加密芯片的。
另一大陣營是智能卡芯片平臺的加密芯片,應用方案采用算法、數據移植方案。將板上主控MCU的程序和數據移植一部分到加密芯片中運行,借助加密芯片完成MCU缺失的功能,同時又保證這部分程序的絕對安全,進而保證整個產品的安全性。
兩種加密方案的優缺點
傳統的加密芯片,都是采用算法認證的方案,他們所鼓吹的是加密算法如何復雜,如何難以破解,卻沒有考慮到算法認證方案本身存在極大的安全漏洞。我們清楚的知道,單片機是一個不安全的載體,可以說對盜版商來講,是完全透明的也不 為過,做算法認證,勢必要在單片機內部提前寫入密鑰或密碼,每次認證后給單片機一個判斷標志,作為單片機執行的一個判斷依據,那么盜版商就可以輕松的抓住 這一點進行攻擊,模擬給出單片機一個信號,輕松繞過加密芯片,從而達到破解的目的。如果說,要破解芯片內部數據,那么通過傳統的剖片、紫外光、調試端口、 能量分析等多種手段,都可以破解。
采用智能卡芯片平臺的加密芯片,本身就可以有效防護這些攻擊手段,將MCU中的部分代碼或算法植入到加密芯片內部,在加密芯片內部來執行這些程序,使得加密芯片內部的程序代碼成為整個MCU程序的一部分,從而可以達到加密 的目的,因為MCU內部的程序不完整,即便被盜版了,由于缺少關鍵代碼,也無法進行復制,那么選擇什么樣的代碼或程序,放入到加密芯片內部,就是考驗 MCU編程者的功力了,盡可能的多植入程序,盡可能的增加算法的強度,就可以有效防止被破譯的可能。
加密芯片的安全性是取決于芯片自身的安全,同時還取決于加密方案的可靠性。部分公司會給廣大客戶以誤導,過分強調什么算法,無論采用對稱算法 3DES 、AES 還是采用非對稱算法RSA ECC等,甚至采用國密辦算法SM2 SM4等等,都是對防抄板來說,是沒有太多的用處的。
對于方案設計公司,是無法使用SM1等國密辦算法的,銷售國密辦算法的廠家必須有銷售許可證,這一點是很多方案公司不可能有的,同時認證的方案本身就存在安全隱患,盜版商是不會去破解什么算法,而是從加密方案的漏洞去入手,去攻破,所以說,我們一直強調,加密方案的設計是非常重要的環節,不能簡單的只看到加密芯片的自身的安全性。
幾種加密原理舉例

LKT4200加密原理
KT4200 32位高端加密芯片是目前行業最高端性能的防盜版加密芯片,芯片采用32位CPU(獲得全球最高安全等級EAL5+的智能卡芯片),10KRAM,支持ISO7816及UART通信,通訊速率最高可達近1Mbps,用戶程序存儲區容量最高可達420字節。在超高安全等級加密的同時,速度大大超越一般8位或16位加密芯片。
KT4200加密芯片的安全需要靠硬件和軟件的雙重保護才能達到保護數據的目的。芯片內部的操作系統,設置的很多的防護措施,底層的防護對芯片的安全性是至關重要的,這就是凌科芯安公司產品高安全性所在。其他公司雖然打看智能卡芯片的幌子,只是簡單的提供的下載程序的接口,芯片內部不做任何的防護,只是把安全性都是靠芯片本身的安全性來體現,這種安全性還是無法真正做到有效防護。
LPC2100系列AM微控制器是世界百款可加密的ARM芯片,對其加密的方法是通過用戶程序在指定地址上設置規定的數據。 PHILIPS公司規定,對于LPC2100芯片(除LPC2106/2105/2104外),當片內 FLASH地址0x000001FC處的數據為0x87654321時,芯片即被加密。在加密設置后,JTAG調試接口無效,ISP功能只提供讀ID及全片擦除功能。注將帶有加密設置的程序下載到芯片內部FLASH,在下一次系統復位后加密生效。
加密程序的實現部分在LPC210的起動代碼 Startup.s文件中,如程序清單1所示。程序首先使用IF偽指令判斷是否已定義 EN _CRP全局變量,若已聲明,則編譯程序清單1(2)-(8)的代碼,進行加密設置。說明:EN_CRP全局變量可以在匯編器中預定義或在該文件開頭用GBLA/GBLL聲明o。
AES128技術加密芯片原理
ALPU除了防復制功能外,還搭載了很多新的功能。 NEOWINE之前的產品只具有防復制的功能,為了客戶的費用節減及性能的提高,最近的新產品上追加搭載了:遙控( Remocon),RTC(Rea1- time clock),喚醒( Wake up),POR( Power on reset),GPU等幾種功能。
機頂盒,DR,PVR,衛星導航儀, LCD TV,DVix,無線電話,手機…這些產品的共同點就是都要加入遙控( Remocon)功能。使用 NEOWINE加密芯片的話,不必另外使用遙控用也能做到遙控機的收信功能,從而做到費用節減。
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