一種基于8051的安全加密微處理器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，來自外部的攻擊如非法讀取、篡改以及總線監(jiān)聽給用戶程序與敏感數(shù)據(jù)的安全帶來了巨大的挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)的嵌入式處理器缺乏有效的安全防護(hù)機(jī)制，且缺少對處理器性能、成本以及功耗的考慮。
　　 本文首先分析了目前嵌入式系統(tǒng)所面臨的主要威脅及挑戰(zhàn)，通過將多種安全防護(hù)機(jī)制進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型的安全嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)，消除了單一加密算法或防護(hù)措施所造成的短板效應(yīng)和系統(tǒng)漏洞，并充分考慮到了嵌入式處理器的性能與成

2、本等敏感因素，能夠滿足嵌入式系統(tǒng)的安全需求。該處理器結(jié)構(gòu)可以有效地阻止對用戶敏感數(shù)據(jù)的非法拷貝以及對程序內(nèi)容的非法讀取與篡改。其結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵之處在于：設(shè)計(jì)了一款安全Cache，可以為用戶程序和數(shù)據(jù)提供加密保護(hù)，并提高了指令執(zhí)行速度；利用存儲器映射和總線管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶敏感數(shù)據(jù)的安全存儲；片上集成RSA、AES、DES/3DES、SHA-1等硬件加密引擎以及真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（TRNG），能夠?yàn)閼?yīng)用軟件提供系統(tǒng)級的加密支持；SDI 自毀功能的

3、引入，使芯片能夠抵御高級的物理攻擊?？紤]到加密機(jī)制對系統(tǒng)性能的影響以及硬件加密引擎實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，對主要功能模塊進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和算法上的優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)性能、成本與安全性之間的平衡。
　　 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)上，對功能模塊進(jìn)行了劃分，并定制了系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范。
　　 采用Verilog硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了安全Cache、總線管理單元BMU、多功能ISP 以及加密器集成與外部接口模塊，完成了系統(tǒng)級功能仿真，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA 驗(yàn)證，完