基于SHA-1引擎雙向認(rèn)證芯片的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其安全性受到了人們越來越多的關(guān)注。為了保護(hù)嵌入式系統(tǒng)的安全，需要對嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進(jìn)行認(rèn)證管理以達(dá)到防止非法用戶盜取知識產(chǎn)權(quán)的目的。因此，設(shè)計一款具有雙向認(rèn)證功能的安全芯片將顯得十分有意義。
　　 由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的開放性使其常成為功耗分析等旁路攻擊的對象。本文首先闡述了功耗分析攻擊原理及其攻擊流程，并采用Atmel AT89C55 微控制器搭建了攻擊平臺。在此平臺上，對微控制器指令的操作碼和操

2、作數(shù)進(jìn)行了成功的簡單功耗分析攻擊，得出操作數(shù)的單位漢明權(quán)重具有5mV 電壓偏差的結(jié)論。進(jìn)而采用差分和相關(guān)系數(shù)兩種不同功耗分析方法對AES的S 盒運(yùn)算進(jìn)行了攻擊。鑒于功耗分析的攻擊特點(diǎn)，本文提出了適宜的安全防護(hù)機(jī)制。
　　 其次，分析了芯片設(shè)計中認(rèn)證單元所采用的散列函數(shù)的安全特性。接著闡述了安全散列函數(shù)SHA-1的算法結(jié)構(gòu)及其全折疊運(yùn)算結(jié)構(gòu)的硬件實現(xiàn)。之后通對SHA-1算法電路進(jìn)行性能分析，得出了采用全折疊運(yùn)算結(jié)構(gòu)的SHA-1算法

3、電路具有高安全、小面積、低功耗、實現(xiàn)簡單，適合做芯片認(rèn)證引擎的結(jié)論。
　　 再次，本文基于嵌入式系統(tǒng)安全需求提出具有雙向認(rèn)證功能的芯片設(shè)計方案。
　　 此方案具有有效的密鑰產(chǎn)生和密鑰管理機(jī)制，同時具備完善的認(rèn)證過程。之后對芯片設(shè)計中的數(shù)據(jù)接口I2C、數(shù)據(jù)存儲空間EEPROM的結(jié)構(gòu)和功能都分別進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
　　 最后，本文描述了在芯片設(shè)計過程中的FPGA硬件驗證平臺、軟件測試環(huán)境、功能驗證過程以及芯片設(shè)計綜合