加密芯片硬件和软件的作用

硬件方面

      如果加密芯片本身硬件会被物理破解，那就毫无安全可言，失去了加密芯片保护MCU方案的意义。

智能卡内核的加密芯片，硬件方面安全性是最高的。智能卡自从上世纪70年代末诞生以来，就是直接跟“钱”直接打交道。例如最早的IC卡就用于存话费打电话，现在银行卡，社保卡，电表卡等等，上面就直接存放着“钱”，没有足够安全的硬件支持，这些行业也不可能敢将“钱”直接存放在卡上。

    经过几十年的发展，MCU的功能越来越强大：如IO口数量，越来越多，IO口的种类也越来越多，支持的通信协议也越来越多，等等。然而同样是几十年，接触式智能卡，却依旧只有ISO7816的UART口。硬件上增加的只有存储空间大了，速度快了，算法及安全寄存器越来越多。几十年来，智能卡除了变大，变快外，就一直围绕着安全在发展。

    智能卡内核，在硬件方面，使用了顶层金属网络设计，提升入侵难度。所有的网格都用来监控短路和开路，一旦触发，会导致存储器复位或清零；另外智能卡使用存储器总线加密，每张卡片总线加密密钥不同，这样即使入侵者完全破解了，也无法生产出相同功能的芯片来。智能卡将标准的模块结构使用混合逻辑(Gle Logic)设计，使得攻击者不可能通过信号或节点来获得卡的信息进行物理攻击；智能卡还砍掉了标准的编程接口，甚至干掉了读取EEPROM接口，取而代之的是启动模块，可以在代码装入后擦掉或者屏蔽自己，之后只能响应使用者的嵌入软件所支持的功能。

 

软件方面

     最好的软件方案是将MCU的一部分功能程序，移植到加密芯片里面执行。这样即使攻击者破解了MCU的程序，也无法得到加密芯片里面的代码(加密芯片要能做到硬件上不被破解)。

    很多加密芯片号称有AES算法，或者SHA256算法等等。一味的强调算法的强度，而忽略了其工作原理。实际上，不管用哪种加密算法，MCU及加密芯片上都要存储一致的密钥，才能保证双方协同工作。而MCU可被破解，理论上都可以被攻击者拿到密钥，利用这种攻击方法，再高强度加密算法也无济于事。

例如DES算法，自从上世纪70年代被研制出来，然后运用到银行卡中(PBOC银行卡现在仍然还在使用的是DES/3DES算法)已经几十年了，目前为止，除了穷举外还没有其他方法可以破解其密钥。我们假设1us计算一次DES，一年有365天24小时60分60秒100000微秒=3153600000000微秒。单DES密钥长度为8字节，如果要把这8字节穷举完，则要580万年(0xFFFFFFFFFFFFFFFF除以十进制3153600000000 = 约等于580万)。也就是说，如果不是直接从MCU中直接获取密钥的话，破解DES算法，需要580万年。那些所谓的很多算法比DES算法更强大，毫无意义，人家破解不会从算法本身破解，而是从MCU中去获取密钥。

    所以DES/AES/SM1 /SM3/SHA1/SHA256等等，无论是哪种算法，使用者都无需担心算法本身的强度，不会有人来攻击这些算法，因为代价太高。

相反，更多的破解是从MCU这端拿到密钥的，因为理论上只要把MCU破解后仿真，定位到了加解密函数，就能找到相关的密钥。所以软件方案本身的设计，远比算法本身的强度重要。

只有把MCU的部分代码移植到加密芯片中，并在加密芯片中执行此代码，这种软件方案才是最安全的，其他的软件方案，都可以被破解(因为MCU可被破解，并被仿真)。现在市面上有部分加密芯片，把MCU的部分代码存放在加密芯片中，然后通过密文方式读到MCU中去执行。这种方法同样可被破解，因为其代码不是在加密芯片中执行。

 

瑞纳捷的RJMU401加密芯片，硬件上使用的是最高安全强度的智能卡芯片内核；软件上使用的是灵活的可编程方式，可内置算法。具有接口简单（SPI），安全强度高，开发简单，价格低，性价比高等特点。我们提供了一套经典加密方案设计样例，并提供了各种MCU下的源代码，例如：STM32等等。开发者几个小时就能上手，然后再根据样例设计出自己的加密方案。

 

最后给广大开发者一些忠告：

 

不要相信主控MCU本身的加密机制, 我们太多的客户因为相信芯片本身的加密,没有做其他的保护, 而受到巨大的损失。

要想加密芯片硬件本身不被破解，请尽量选择智能卡内核的加密芯片。

要想软件方案足够安全，一定要将MCU的部分代码放入加密芯片中执行，否则都会被攻击者在MCU中，找到密钥而破解方案。