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在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，保護開(kāi)發(fā)商的知識產(chǎn)權變得越來(lái)越重要了。目前現有的保護開(kāi)發(fā)商知識產(chǎn)權的加密狗總是有各種各樣的缺點(diǎn)，比如：加密算法的處理能力有限、硬件防護能力差等。本文介紹另一種更高安全性的硬件加密狗實(shí)現方案，本方案是基于MAXIM開(kāi)發(fā)的一款高安全處理器MAXQ1850實(shí)現的。MAXQ1850先進(jìn)的安全功能完全符合ITSEC E3高級、FIPS 140-2 3級以及公共標準等最嚴格的安全認證要求。鑒于MAXQ1850的安全性能，用于作為硬件加密狗的處理器，大大地提高了開(kāi)發(fā)商的關(guān)鍵數據及核心算法的安全。 1 系統的原理 1.1硬件加密狗的組成 硬件加密狗的內部功能組成包括：(1)開(kāi)發(fā)商唯一代碼;(2)開(kāi)發(fā)商自定義信息;(3)開(kāi)發(fā)商關(guān)鍵數據;(4)開(kāi)發(fā)商核心算法;(5)動(dòng)態(tài)密鑰。如圖1.1所示。 1.2硬件加密狗的配置 硬件加密狗的配置主要是完成開(kāi)發(fā)商關(guān)鍵數據的錄入、開(kāi)發(fā)商自定義信息的錄入以及開(kāi)發(fā)商唯一不可更改的代碼的錄入。所有這些信息的錄入，是由一個(gè)專(zhuān)用的硬件加密狗控制盒實(shí)現的，這個(gè)控制盒的CPU采用的是MAXQ1103，MAXQ1103跟MAXQ1850具有同等的安全特性，只是在加密算法上缺少AES算法，但總體上MAXQ1103的配置和功能更強大些。如圖1.2所示的硬件加密狗配置信息。 1.3系統的工作 1.3.1主機初始化 主機的初始化是指主機第一次與硬件加密狗進(jìn)行系統認證，這一步的作用是硬件加密狗認證開(kāi)發(fā)商的唯一代碼，如果是合法的代碼，則給主機錄入開(kāi)發(fā)商信息，并產(chǎn)生一個(gè)系統所需的動(dòng)態(tài)密鑰，動(dòng)態(tài)密鑰的作用是對主機與硬件加密狗之間的通信數據進(jìn)行加解密，防止非法人員從通信鏈路上獲取數據信息。系統初始化認證的流程如圖1.3所示。 1.3.2動(dòng)態(tài)密鑰的更新 為了系統的安全，需要對動(dòng)態(tài)密鑰進(jìn)行更新，其更新的操作流程很簡(jiǎn)單，只需要主機發(fā)送更新密鑰請求即可，如圖1.4所示。 1.3.3系統安全性檢查 系統在運行的過(guò)程中，為了防止非法人員去掉系統的硬件加密狗，主機需要定期對硬件加密狗進(jìn)行安全性檢查。為了盡量少點(diǎn)影響主機的工作效率，主機可以在每隔2s或更長(cháng)一點(diǎn)的時(shí)間對硬件加密狗進(jìn)行一次檢查。 2 硬件的組成 MAXQ1850是一個(gè)40TQFN 6mm×6mm封裝的小體積處理器，所有的環(huán)境傳感器、防攻擊保護電路、加密算法硬件引擎等所有的安全功能都集成在一個(gè)IC里邊，外部只需接上一個(gè)用于后備的鋰電池及一個(gè)系統電源就可以使MAXQ1850正常運行起來(lái)。其中的后備鋰電池是為了保持MAXQ1850內部SRAM里邊的關(guān)鍵數據，以及MAXQ1850的一些電池后備寄存器，MAXQ1850一旦受到攻擊，內部的電源管理模塊會(huì )快速切斷后備電池的供電，讓MAXQ1850進(jìn)行自毀，清除掉所有的程序和數據�；贛AXQ1850實(shí)現的硬件加密狗的硬件組成如圖2.1所示。 3 軟件的組成 如圖3.1所示為硬件加密狗的軟件系統的組成，其中系統死鎖進(jìn)程是一個(gè)特殊的組成部分，在整個(gè)系統運行的過(guò)程中，一旦出現任何的失敗操作，都會(huì )引起系統死鎖進(jìn)程的運行，禁止繼續響應主機的命令。 系統上電啟動(dòng)的時(shí)候，有一個(gè)身份認證的過(guò)程，分兩種情況。一是主機第一次使用，這時(shí)候，主機上只有開(kāi)發(fā)商唯一代碼，所以通信加密所用的密鑰就是這個(gè)唯一代碼，硬件加密狗收到這個(gè)第一次使用的命令之后，會(huì )自動(dòng)生成隨機密鑰，并和開(kāi)發(fā)商自定義信息一起以唯一代碼為密鑰發(fā)送給主機。二是主機非第一次使用，這時(shí)主機與硬件加密狗之間的通信密鑰采用之前錄入的開(kāi)發(fā)商自定義信息。硬件加密狗收到這個(gè)命令之后，會(huì )自動(dòng)生成隨機密鑰并發(fā)送給主機，從而完成了系統上電的認證。在這個(gè)過(guò)程中的任何時(shí)候，一旦出現認證失敗，都會(huì )引起硬件加密狗系統的死鎖進(jìn)程的運行。 動(dòng)態(tài)密鑰的更新是為了提高通信鏈路上數據的安全而設立的，主機可以定期要求更新動(dòng)態(tài)密鑰。 安全性檢查操作，是為了防止在運行的過(guò)程中去掉硬件加密狗，所以，在主機要對硬件加密狗有任何的訪(fǎng)問(wèn)操作時(shí)，硬件加密狗必須存在，并且合法。 關(guān)鍵數據的獲取，可以給主機返回事先設好的安全性要求高的關(guān)鍵數據，供主機軟件使用。 核心算法部分，是一個(gè)開(kāi)發(fā)商植入的部分，它是開(kāi)發(fā)商的一個(gè)核心的或者對主機軟件的正常運行起了足夠重要作用的的算法，同時(shí)這個(gè)算法也要有一定的復雜度，防止被非法人員猜測出來(lái)。當主機軟件需要這個(gè)算法的運行結果時(shí)，可以給硬件加密狗發(fā)送相關(guān)的請求命令，硬件加密狗會(huì )執行這個(gè)算法的運算，并把結果回送給主機。 4 結束語(yǔ) MAXQ1850體積小、加密算法的多樣性以及物理防護的高安全性，是用于保護開(kāi)發(fā)商知識產(chǎn)權的首選�；贛AXQ1850實(shí)現的硬件加密狗，具有更高的安全級別。 |
