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基于SRAM的微控制器提供更优的安全性
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2008-07-25
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无论是自动应答机、护照/身份验证设备，或者是便利店内的销售点终端，都有一些重要信息，
例如口令、个人身份识别号(PIN)、密钥和专有加密算法等，需要特别保护以防失窃。金融服
务领域采用了各种精细的策略和程序来保护硬件和软件。因此，对于金融交易系统的设计者
来讲，在他设计一个每年要处理数十亿美元业务的设备时，必将面临严峻挑战。
为确保可信度，一个支付系统必须具有端到端的安全性。中央银行的服务器通常放置在一个
严格限制进入的建筑物内，周围具有严密的保护，但是远端的支付终端位于公共场所，很容
易遭受窃贼侵袭。尽管也可以将微控制器用保护外壳封闭起来，并附以防盗系统，一个有预
谋的攻击者仍然可以切断电源后突破防盗系统。外壳可以被打开，如果将外壳与微控制器的
入侵响应加密边界相联结，对于安全信息来讲就增加了一道保护屏障。为了实现真正的安全
性，支付系统应该将入侵响应技术建立在芯片内部，并使用可以信赖的运算内核。这样，执
行运算的芯片在发生入侵事件时就可以迅速删除密钥、程序和数据存储器，实现对加密边界
的保护1。安全微控制器最有效的防护措施就是，在发现入侵时迅速擦除存储器内容。DS5250
安全型高速微控制器就是一个很好的典范，它不仅可以擦除存储器内容，而且还是一个带有
SRAM程序和数据存储器的廉价的嵌入式系统。
物理存储器的信心保证
多数嵌入式系统采用的是通用计算机，而这些计算机在设计时考虑更多的是灵活性和调试的
便利性。这些优点常常又会因引入安全缺口而成为其缺陷2。窃贼的首个攻击点通常是微控制
器的物理存储器，因此，对于支付终端来讲，采用最好的存储技术尤其显得重要。利用唾手
可得的逻辑分析仪，例如Hewlett-Packard的HP16500B，很容易监视到地址和数据总线上的电
信号，它可能会暴露存储器的内容和私有数据，例如密钥。防止这种窃听手段最重要的两个
对策是，在存储器总线上采用强有力的加密措施，以及选择在没有电源时也能迅速擦除的存
储技术。有些嵌入式系统试图采用带内部浮置栅存储器(例如EPROM或闪存)的微控制器来获
得安全性。最佳的存储技术应该能够擦除其内容，防止泄密。但紫外可擦除的EPROM不能
用电子手段去擦除，需要在紫外灯光下照射数分钟才可擦除其内容，这就增加了它的脆弱性。
闪存或EEPROM要求处理器保持工作，并且电源电压在规定的工作范围之内，方可成功完成
擦除。浮置栅存储技术对于安全性应用来讲是很坏的选择，当电源移走后，它们的状态会无
限期地保持，给窃贼以无限长的时间来找寻敏感数据。更好的办法是采用象SRAM这样的存
储技术，当电源被移走或入侵监测电路被触发时以下述动作之一响应：
• 当电源被移走后存储器复零。
• 入侵监测电路在数纳秒内擦除内部存储器和密钥。
• 外部存储器在应用软件的控制下以不足100ns的写时间进行擦除。
例如口令、个人身份识别号(PIN)、密钥和专有加密算法等，需要特别保护以防失窃。金融服
务领域采用了各种精细的策略和程序来保护硬件和软件。因此，对于金融交易系统的设计者
来讲，在他设计一个每年要处理数十亿美元业务的设备时，必将面临严峻挑战。
为确保可信度，一个支付系统必须具有端到端的安全性。中央银行的服务器通常放置在一个
严格限制进入的建筑物内，周围具有严密的保护，但是远端的支付终端位于公共场所，很容
易遭受窃贼侵袭。尽管也可以将微控制器用保护外壳封闭起来，并附以防盗系统，一个有预
谋的攻击者仍然可以切断电源后突破防盗系统。外壳可以被打开，如果将外壳与微控制器的
入侵响应加密边界相联结，对于安全信息来讲就增加了一道保护屏障。为了实现真正的安全
性，支付系统应该将入侵响应技术建立在芯片内部，并使用可以信赖的运算内核。这样，执
行运算的芯片在发生入侵事件时就可以迅速删除密钥、程序和数据存储器，实现对加密边界
的保护1。安全微控制器最有效的防护措施就是，在发现入侵时迅速擦除存储器内容。DS5250
安全型高速微控制器就是一个很好的典范，它不仅可以擦除存储器内容，而且还是一个带有
SRAM程序和数据存储器的廉价的嵌入式系统。
物理存储器的信心保证
多数嵌入式系统采用的是通用计算机，而这些计算机在设计时考虑更多的是灵活性和调试的
便利性。这些优点常常又会因引入安全缺口而成为其缺陷2。窃贼的首个攻击点通常是微控制
器的物理存储器，因此，对于支付终端来讲，采用最好的存储技术尤其显得重要。利用唾手
可得的逻辑分析仪，例如Hewlett-Packard的HP16500B，很容易监视到地址和数据总线上的电
信号，它可能会暴露存储器的内容和私有数据，例如密钥。防止这种窃听手段最重要的两个
对策是，在存储器总线上采用强有力的加密措施，以及选择在没有电源时也能迅速擦除的存
储技术。有些嵌入式系统试图采用带内部浮置栅存储器(例如EPROM或闪存)的微控制器来获
得安全性。最佳的存储技术应该能够擦除其内容，防止泄密。但紫外可擦除的EPROM不能
用电子手段去擦除，需要在紫外灯光下照射数分钟才可擦除其内容，这就增加了它的脆弱性。
闪存或EEPROM要求处理器保持工作，并且电源电压在规定的工作范围之内，方可成功完成
擦除。浮置栅存储技术对于安全性应用来讲是很坏的选择，当电源移走后，它们的状态会无
限期地保持，给窃贼以无限长的时间来找寻敏感数据。更好的办法是采用象SRAM这样的存
储技术，当电源被移走或入侵监测电路被触发时以下述动作之一响应：
• 当电源被移走后存储器复零。
• 入侵监测电路在数纳秒内擦除内部存储器和密钥。
• 外部存储器在应用软件的控制下以不足100ns的写时间进行擦除。
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