專用SOC安全控制架構(gòu)的研究與設計
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②當OTP．1=0時，芯片系統(tǒng)僅允許傳輸過程安全認證命令的輸入與執(zhí)行。開發(fā)商通過傳輸安全認證命令，在允許的認證次數(shù)范圍內(nèi)，對芯片的真實性進行認證。若認證正確，芯片由初始狀態(tài)ST1轉(zhuǎn)移至使能狀態(tài)ST2，并置位芯片使能標識OTP．1，等待用戶創(chuàng)建命令的輸入。若芯片真實性認證錯誤，芯片系統(tǒng)保持在初始狀態(tài)。當認證次數(shù)超出允許次數(shù)時，OTP．6被置位，芯片被鎖死。
③當OTP．1=1時，芯片系統(tǒng)僅允許用戶創(chuàng)建命令的輸入與執(zhí)行。初次啟動時，開發(fā)商通過用戶創(chuàng)建命令，完成AIK與USER_AUTH的創(chuàng)建。用戶創(chuàng)建完成后，置位OTP．O與STATE．2，進入芯片激活狀態(tài)ST3。在允許的認證次數(shù)范圍內(nèi)，若用戶創(chuàng)建失敗，芯片保持在ST2。當STAT-E.1=1 時，開發(fā)商可以通過用戶創(chuàng)建命令，更新AIK和USER_AUTH，完成用戶身份的重建。當認證次數(shù)超出允許范圍時，0TP．5被置位，芯片被鎖死。
④當OTP．O=1時，開發(fā)商可以獲得低層代碼和系統(tǒng)資源所提供的服務功能，如SHA1雜湊值計算、對稱數(shù)據(jù)加解密、RSA數(shù)據(jù)簽名與認證、以及隨機數(shù)生成等一系列密碼服務功能等。當需要對芯片系統(tǒng)進行1層代碼下載時，用戶輸入代碼下載命令，芯片系統(tǒng)首先驗證下載命令發(fā)起者身份，若身份驗證正確，置位 STATE．7，進入ST4。
⑤當STATE．7=1時，芯片在下載控制程序控制下，將1層代碼下載到對應存儲器COS區(qū)。系統(tǒng)調(diào)用SHA1模塊度量下載代碼的完整性，存儲于 LELVE0存儲器的PCR2中，并與輸入的完整性信息進行對比驗證。若完整性驗證通過，置位STATE．6，并復位STATE．7，進入ST5，否則返回ST3。此外，因突發(fā)因素導致下載過程中斷，也會使芯片系統(tǒng)返回ST3。在系統(tǒng)返回ST3時，復位STATE．7。
⑥當STATE．6=1時，通過層次跳轉(zhuǎn)命令，芯片系統(tǒng)進入ST6，用戶可以獲得1層代碼的相應功能。由ST6返回到ST3只有斷電或者系統(tǒng)復位兩種方式。
⑦在1層代碼運行狀態(tài)下，若需要進行2層代碼下載，則用戶輸入符合1層代碼編碼格式的代碼下載命令。1層代碼驗證下載命令發(fā)起者身份，驗證通過后，置位STATE’．7，進入ST7。若不需要代碼下載，則在ST6運行。
⑧完成2層代碼下載過程同⑤，對2層代碼進行完整性度量與驗證，若驗證通過，置位STATE’．6，進入ST8，否則返回ST6。
⑨通過層次跳轉(zhuǎn)命令或功能調(diào)用命令，芯片系統(tǒng)可進入ST9，獲得2層代碼相應功能。當采用層次跳轉(zhuǎn)命令進入ST9時，芯片系統(tǒng)保持在ST9狀態(tài)，僅能夠通過系統(tǒng)復位，返回ST3。當采用功能調(diào)用命令進入ST9時，只能執(zhí)行2層代碼中部分功能且執(zhí)行完畢后，將返回到ST6狀態(tài)。
3 專用SoC芯片安全性分析
3．1 攻擊防護分析
在芯片的硬件安全結(jié)構(gòu)設計中，篡改響應機制能夠?qū)榷ü裟Ｐ椭械奈锢砉暨M行安全防護；結(jié)合安全邏輯模塊中的越界檢測部件，信息交互機制能夠防止攻擊者對芯片的緩沖區(qū)溢出攻擊；此外，信息交互機制還能夠?qū)φZ義攻擊、字典攻擊以及重放攻擊進行防護；芯片系統(tǒng)的單向分級啟動模式、以及代碼下載時的身份認證，各安全級別之間的“防火墻”設計，使得芯片系統(tǒng)能夠抵抗惡意代碼的攻擊。
3．2 工作過程安全性分析
①代碼的可信性：首先，由于制造商被無條件信任，芯片在出廠初始狀態(tài)真實可信，因而內(nèi)嵌代碼是可信的。在經(jīng)過傳輸過程被開發(fā)商獲得后，芯片的使用需要通過對芯片的傳輸過程進行驗證，在驗證正確后，芯片的來源被確認，此時，內(nèi)嵌代碼保持了其可信性。以內(nèi)嵌代碼為可信基，在對1層代碼與2層代碼進行下載時，均需要認證下載命令發(fā)起者的身份。因而，下載的1層代碼與2層代碼均能夠保證其來源真實性。
②代碼的完整性：在信賴制造商前提下，內(nèi)嵌代碼可作為整個芯片系統(tǒng)的可信基。基于這一信任基礎，通過啟動過程中對內(nèi)嵌代碼、芯片操作系統(tǒng)、用戶應用程序的完整性驗證，使得芯片系統(tǒng)僅在代碼完整性正確情況下，才能夠正常運行，從而保證了代碼的完整性。
③數(shù)據(jù)可信性：由于LEVEL0的數(shù)據(jù)僅能夠由制造商與Q層代碼操作，傳輸安全機制保證了芯片的可信性，從而可知LEVEL0的數(shù)據(jù)是可信的。1層與2層敏感數(shù)據(jù)與運行臨時數(shù)據(jù)的可信性由本層的代碼可信性保證。當本層代碼可信時，數(shù)據(jù)的來源被認為是可信的。
④數(shù)據(jù)完整性：由完整性認證機制可知，其被認證數(shù)據(jù)對象在每次合法改變時，均將及時修改相應的數(shù)據(jù)完整性檢驗信息，且每次啟動時，均需進行完整性認證，因而數(shù)據(jù)完整性可得到保證。
⑤功能部件的正確性：功能部件的正確性通過芯片系統(tǒng)每次啟動時的功能自檢，以及根據(jù)應用需要每次調(diào)用功能部件執(zhí)行相應檢測功能來保證。
結(jié)語
提供密碼服務和數(shù)據(jù)存儲功能的專用SoC芯片設計的關(guān)鍵是，在芯片功能正確的前提下，確保芯片內(nèi)部敏感信息的機密性與完整性，以及運行狀態(tài)的可信性。本文為專用SoC的安全設計提供了一個可供參考的模型，也為進一步研究動態(tài)數(shù)據(jù)完整性度量和可信應用服務提供了一個基礎平臺。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195145.htm
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