[發(fā)明專利]一種加密芯片的燒錄方法及其防篡改方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110842315.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN113505399B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃錦贊;曾令宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳英集芯科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F21/72
• 分類號(hào): G06F21/72;G06F21/60
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

1.一種加密芯片的燒錄方法，其特征在于，建立一種加密存儲(chǔ)芯片燒錄系統(tǒng)，包括芯片和燒錄器，芯片與燒錄器之間通過通訊接口及通訊協(xié)議連接；所述芯片包含一個(gè)通訊接口、一個(gè)特殊加密算法模塊、一個(gè)特殊解密算法模塊、用于切換明文通信與密文通信的第一開關(guān)（1）、第二開關(guān)（2）和第三開關(guān)（3）、一個(gè)隨機(jī)碼產(chǎn)生器、一個(gè)燒錄控制器和待燒錄的可編程存儲(chǔ)器；所述燒錄器包含一個(gè)通訊接口、一個(gè)特殊加密算法模塊、一個(gè)特殊解密算法模塊、用于切換明文通信與密文通信的第四開關(guān)（4）、第五開關(guān)（5）和第六開關(guān)（6）、一個(gè)燒錄控制器和用于存儲(chǔ)待燒錄參數(shù)的模塊；具體包括以下步驟：

S1：開始時(shí)，芯片與燒錄器默認(rèn)處于明文通信狀態(tài)，然后執(zhí)行步驟S2；

S2：默認(rèn)狀態(tài)下，第一開關(guān)（1）和第四開關(guān)（4）分別閉合，第二開關(guān)（2）、第三開關(guān)（3）、第五開關(guān)（5）和第六開關(guān)（6）分別斷開，芯片與燒錄器通過通訊接口進(jìn)行明文通信，然后執(zhí)行步驟S3；

S3：芯片收到來自燒錄器的燒錄請(qǐng)求，回復(fù)燒錄器開始進(jìn)行燒錄器識(shí)別，然后執(zhí)行步驟S4；

S4：芯片斷開第一開關(guān)（1），閉合第二開關(guān)（2）和第三開關(guān)（3），燒錄器斷開第四開關(guān)（4），閉合第五開關(guān)（5）和第六開關(guān)（6），芯片與燒錄器通過通訊接口進(jìn)行密文通信，然后執(zhí)行步驟S5；

S5：芯片使用隨機(jī)碼產(chǎn)生器生成三個(gè)隨機(jī)碼，隨機(jī)碼一為此次燒錄使用的隨機(jī)秘鑰，隨機(jī)碼二為此次燒錄使用的隨機(jī)輪詢次數(shù)，三個(gè)隨機(jī)碼通過雙方約定好的固定秘鑰以及固定輪詢次數(shù)加密，加密后的隨機(jī)碼三為此次燒錄使用的燒錄器比對(duì)碼，通過密文傳輸發(fā)送至燒錄器，然后執(zhí)行步驟S6；

S6：燒錄器收到三個(gè)加密的隨機(jī)碼，通過雙方約定好的固定秘鑰以及固定輪詢次數(shù)，對(duì)前兩個(gè)隨機(jī)碼進(jìn)行解密，解密出此次燒錄使用的隨機(jī)秘鑰和隨機(jī)輪詢次數(shù)，燒錄器使用隨機(jī)秘鑰和隨機(jī)輪詢次數(shù)對(duì)第三個(gè)加密的隨機(jī)碼進(jìn)行加密，通過密文傳輸發(fā)送至芯片，然后執(zhí)行步驟S7；

S7：芯片收到燒錄器重新發(fā)出的加密隨機(jī)碼，使用步驟S5中隨機(jī)碼一的隨機(jī)秘鑰和步驟S5中隨機(jī)碼二的隨機(jī)輪詢次數(shù)進(jìn)行解密，并與此次燒錄使用的燒錄器比對(duì)碼進(jìn)行比對(duì)，然后執(zhí)行步驟S8；

S8：芯片判斷燒錄器比對(duì)碼是否一致，一致則執(zhí)行步驟S9，不一致則執(zhí)行步驟S15結(jié)束退出；

S9：芯片識(shí)別燒錄器正確，使用步驟S5中隨機(jī)碼一的隨機(jī)秘鑰和步驟S5中隨機(jī)碼二的隨機(jī)輪詢次數(shù)對(duì)同意燒錄指令進(jìn)行加密，通過密文傳輸發(fā)送至燒錄器，然后執(zhí)行步驟S10；

S10：燒錄器收到芯片發(fā)出的加密內(nèi)容，使用步驟S5中隨機(jī)碼一的隨機(jī)秘鑰和步驟S5中隨機(jī)碼二的隨機(jī)輪詢次數(shù)對(duì)密文進(jìn)行解密，然后執(zhí)行步驟S11；

S11：燒錄器判斷是否收到正確的同意燒錄指令，正確則執(zhí)行步驟S12，不正確則執(zhí)行步驟S15；

S12：燒錄器對(duì)待燒錄參數(shù)使用步驟S5中隨機(jī)碼一的隨機(jī)秘鑰和步驟S5中隨機(jī)碼二的隨機(jī)輪詢次數(shù)進(jìn)行加密，并通過密文傳輸發(fā)送至芯片，執(zhí)行步驟S13；

S13：芯片收到燒錄器發(fā)出的密文內(nèi)容，使用步驟S5中隨機(jī)碼一的隨機(jī)秘鑰和步驟S5中隨機(jī)碼二的隨機(jī)輪詢次數(shù)進(jìn)行解密，燒錄到存儲(chǔ)器，執(zhí)行步驟S14；

S14：判斷是否燒錄完畢，未燒錄完畢則重新執(zhí)行步驟S12，燒錄完畢則執(zhí)行步驟S15；

S15：燒錄結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加密芯片的燒錄方法，所述芯片通訊接口采用的通訊協(xié)議為UART標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議、SPI標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議、I2C標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議或非標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加密芯片的燒錄方法，所述燒錄器通訊接口采用的通訊協(xié)議為UART標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議、SPI標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議、I2C標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議或非標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加密芯片的燒錄方法，所述芯片上的待燒錄可編程存儲(chǔ)器為可多次性編程的MTP存儲(chǔ)器、或EEPROM存儲(chǔ)器、或FLASH存儲(chǔ)器。

5.一種加密芯片的防篡改方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種加密芯片的燒錄方法，加密流程中，加密存儲(chǔ)芯片燒錄系統(tǒng)使用隨機(jī)碼作為秘鑰矩陣，輪詢次數(shù)n使用隨機(jī)碼產(chǎn)生，加密包括以下步驟：

S16：?對(duì)明文進(jìn)行輪秘鑰加，輪秘鑰加是將矩陣中的數(shù)據(jù)與秘鑰矩陣進(jìn)行逐位異或運(yùn)算，進(jìn)行步驟S17操作；

S17：開始進(jìn)行輪詢加密，對(duì)步驟S16獲得的新矩陣做字節(jié)代換運(yùn)算，字節(jié)代換是通過查表的方式把數(shù)據(jù)進(jìn)行固定轉(zhuǎn)換；

對(duì)字節(jié)代換獲得的新矩陣做行移位運(yùn)算，行移位是指把矩陣內(nèi)每行數(shù)據(jù)通過固定方式進(jìn)行左移；

對(duì)行移位獲得的新矩陣做列混合運(yùn)算，列混合是指把矩陣與固定矩陣相乘；

對(duì)列混合獲得的新矩陣做輪秘鑰加，完成1次加密輪詢；

根據(jù)輪詢次數(shù)n，重復(fù)步驟2至n-1次；

S18：對(duì)步驟S17重復(fù)n-1次加密輪詢獲得的新矩陣分別依次進(jìn)行字節(jié)代換、行移位、輪秘鑰加，加密完畢，獲得密文矩陣；

解密流程中，加密存儲(chǔ)芯片燒錄系統(tǒng)使用加密流程中確定的隨機(jī)碼作為秘鑰矩陣，輪詢次數(shù)n與加密流程相同，解密包括以下步驟：

S19：對(duì)密文進(jìn)行輪秘鑰加，進(jìn)行步驟S20操作；

S20：開始進(jìn)行輪詢解密，對(duì)步驟S19獲得的新矩陣做逆行移位運(yùn)算，逆行移位是指把矩陣內(nèi)每行數(shù)據(jù)通過固定方式進(jìn)行右移；

對(duì)逆行移位獲得的新矩陣做逆字節(jié)代換運(yùn)算，逆字節(jié)代換是通過查表的方式把數(shù)據(jù)進(jìn)行固定轉(zhuǎn)換；

對(duì)逆字節(jié)代換獲得的新矩陣做輪秘鑰加；

對(duì)輪秘鑰加獲得的新矩陣做逆列混合運(yùn)算，逆列混合操作是指把矩陣與固定矩陣相乘；

獲得新的矩陣完成1次解密輪詢；

根據(jù)輪詢次數(shù)n，重復(fù)步驟2至n-1次，進(jìn)行步驟S21操作；

S21：對(duì)步驟S20重復(fù)n-1次解密輪詢獲得的新矩陣分別依次進(jìn)行逆行移位、逆字節(jié)代換、輪秘鑰加，解密完畢，獲得明文矩陣。