DS1991L多密鑰iButton替代方案

DS1961S帶有SHA-1引擎的1K位保護EEPROM iButton

DS1961S的安全性比DS1991L高得多。DS1961S采用EEPROM，并支持1-Wire高速通信模式。與基于密碼的系統(tǒng)不同，該器件的安全功能基于所安裝的密鑰，而且永遠不會在存儲區(qū)之間傳輸(暴露信息)。密鑰可以是器件特定信息，如：利用主機密鑰、存儲器數(shù)據(jù)、注冊碼以及常數(shù)按照SHA-1算法計算得到密鑰。除密鑰外，所有保存在DS1961S的數(shù)據(jù)開放讀取權(quán)限。但是，進行寫操作時需要知道密鑰。需要進行數(shù)據(jù)加密，以防止公眾得到器件存儲的數(shù)據(jù)。這三款替代型號，包括DS1991L在內(nèi)，DS1961S的成本最低。由于采用EEPROM，DS1961S可從1-Wire主機獲得供電電源。在接觸式操作環(huán)境下，器件的寫操作與NV SRAM器件相比，數(shù)據(jù)遭到破壞的風險略高一些。

在5V電源、采用2.2kΩ或更低上拉電阻的環(huán)境中，DS1961S 應(yīng)用中的1-Wire主機無需采取任何特殊的供電措施。如果上拉電壓低于5V，應(yīng)減小上拉電阻(最方便的方法，見應(yīng)用筆記4255：“為1-Wire器件的擴展功能供電”)，或采用強上拉以便提供寫操作和器件運行SHA-1引擎所需的額外功率。DS1961S主機必須知道或能夠計算所需的密鑰，以便驗證DS1961S是系統(tǒng)合法用戶，從而可以更改EEPROM數(shù)據(jù)。與計算自身SHA-1 MAC碼(信息認證碼)不同，主機可使用帶EEPROM的DS2460 SHA-1協(xié)處理器。

使用DS1961S之前，必須先定義、安裝器件密鑰。經(jīng)過計算的密鑰其安全性要高于類似于加載密碼的固定密鑰(常數(shù))。其次，應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)必須寫入器件。對于容量相對較小的存儲器，可選擇使用1-Wire文件系統(tǒng)。如果適用，可對單頁或所有存儲器頁以及密鑰進行寫保護，以防止使用過程中發(fā)生變化。也可以將其中一個存儲器頁置于EPROM仿真模式，該模式下對應(yīng)位只能從1變?yōu)?；該項功能在一些應(yīng)用中非常有用。初始設(shè)置完成后，DS1961S準備就緒可以進行現(xiàn)場操作，即訪問存儲器數(shù)據(jù)、改寫數(shù)據(jù)。

為將現(xiàn)有的DS1991L應(yīng)用升級到DS1961S，需要以下兩個改動：

1. 修改應(yīng)用軟件，使其識別新器件并知道如何使用。
2. 如果工作在低壓環(huán)境，必須通過軟件激活強上拉功能，以便為計算和安裝新密鑰、計算頁MAC和更新EEPROM提供所需的功率。

發(fā)送Copy Scratchpad命令之前，始終驗證暫存器。為保證在接觸式操作環(huán)境下可靠運行，強烈建議按照應(yīng)用筆記159中有關(guān)保證數(shù)據(jù)完整性的措施進行設(shè)計(參見上文)。有關(guān)SHA-1安全性的其它信息，請參考本文檔最后給出的應(yīng)用筆記列表。需要強調(diào)的是應(yīng)用筆記1820：“White Paper 1: SHA Devices Used in Small Cash Systems”中說明了DS1961S在電子支付應(yīng)用中作為令牌的使用情況。

DS1963S SHA iButton

DS1963S的安全性遠遠高于DS1991L。DS1963S采用NV SRAM，對存儲器頁和密鑰執(zhí)行寫操作計數(shù)，并支持1-Wire高速通信模式。DS1963S和DS1961S類似，均采用密鑰進行認證；密鑰已安裝但永遠不會在存儲區(qū)之間傳輸(暴露信息)。器件支持8個密鑰，每個密鑰對應(yīng)兩個存儲器頁。這些密鑰可以是器件特定信息，如：利用主機密鑰、存儲器數(shù)據(jù)、注冊碼、存儲器頁號以及常數(shù)按照SHA-1算法計算得到的密鑰。除密鑰外，保存在DS1963S的數(shù)據(jù)可以開放讀取權(quán)限。為了防止公眾得到器件存儲的數(shù)據(jù)，需要進行數(shù)據(jù)加密。DS1963S與DS1961S的不同之處在于：在不知道密鑰的情況下也可以更改DS1963S的數(shù)據(jù)；器件的存儲器頁或密鑰不帶寫保護功能。DS1963S成本低于DS1977；如果四個或多個應(yīng)用共用一片DS1963S，每個應(yīng)用的成本低于其它幾款替代型號。由于采用NV SRAM，讀操作、寫操作以及SHA-1計算所需電源均由內(nèi)部電池提供。這一功能對寫操作非常有利。一旦接受Copy Scratchpad命令，即使器件斷開與主機的連接也不會影響數(shù)據(jù)傳送到存儲器頁或密鑰。

DS1963S的存儲器數(shù)據(jù)在無需知道密鑰的前提下即可進行修改。因此，必須保留部分器件提供的應(yīng)用數(shù)據(jù)空間，用于存儲“簽名”，以便驗證應(yīng)用數(shù)據(jù)的有效性。器件通過質(zhì)詢-響應(yīng)進行認證后，還要進行其它認證操作，利用存儲器頁的內(nèi)部密鑰進行驗證。簽名可以是20字節(jié)的SHA-1 MAC碼。密鑰用來計算簽名數(shù)據(jù)，通常不存儲在DS1963S內(nèi)；除器件認證密鑰外，主機必須知道簽名密鑰，以便驗證數(shù)據(jù)并產(chǎn)生將要寫入器件的驗證數(shù)據(jù)。與計算自身SHA-1 MAC不同，主機應(yīng)使用帶EEPROM的DS2460 SHA-1協(xié)處理器。在存儲舊數(shù)據(jù)的地址(例如，電子支付應(yīng)用中完成一次支付后)，為防止回復(fù)攻擊，嵌入簽名的計算必須包含頁的寫操作計數(shù)值。

使用DS1963S之前，必須先定義、安裝器件認證密鑰。經(jīng)過計算的密鑰其安全性要高于類似于加載密碼的固定密鑰(常數(shù))。其次，應(yīng)將所需的數(shù)據(jù)，包括用于數(shù)據(jù)認證的有效嵌入簽名，寫入器件。為允許多個應(yīng)用共用一個DS1963S，推薦使用1-Wire文件系統(tǒng)。初始化設(shè)置完成后，DS1963S就緒可以進行現(xiàn)場操作，即可訪問存儲器并更改數(shù)據(jù)。

為將現(xiàn)有的DS1991L應(yīng)用升級到DS1963S，需要對應(yīng)用軟件進行修改，以識別新型號、了解命令、識別相應(yīng)的數(shù)據(jù)頁(多頁)并可驗證器件及其存儲數(shù)據(jù)的有效性。典型情況下，應(yīng)用改變存儲區(qū)的數(shù)據(jù)，需要計算并在新的數(shù)據(jù)頁嵌入有效簽名。發(fā)送Copy Scratchpad命令之前總是需要驗證暫存器。為保證在接觸式操作環(huán)境下可靠運行，建議按照應(yīng)用筆記159有關(guān)保證數(shù)據(jù)完整性的措施進行設(shè)計。有關(guān)SHA-1安全性的詳細信息，請參考本文檔最后給出的應(yīng)用筆記列表。需要強調(diào)的是應(yīng)用筆記1820中說明了DS1963S在電子支付應(yīng)用中作為令牌使用以及SHA-1協(xié)處理器的情況。