[發(fā)明專利]一種適用于芯片的線路保護(hù)方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210105577.3
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114553498B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷宗華;彭金輝;劉武忠;喬紹虎
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州信大捷安信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L9/08;H04L67/141
• 代理公司: 鄭州德勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41128
• 代理人: 武亞楠

本發(fā)明提出了一種適用于芯片的線路保護(hù)方法和系統(tǒng)，所述方法包括：建立芯片與主機(jī)的通信鏈路，并分別在主機(jī)和芯片中預(yù)置第一加密密鑰ENC1和第一MAC密鑰MAC1；由所述芯片與所述主機(jī)在會話建立時分別基于預(yù)置的第一加密密鑰ENC1和第一MAC密鑰MAC1進(jìn)行協(xié)商，并分別得到第二加密密鑰ENC2和第二MAC密鑰MAC2；所述芯片與所述主機(jī)分別基于第二加密密鑰ENC2進(jìn)行會話數(shù)據(jù)加密保護(hù)，并基于第二MAC密鑰MAC2進(jìn)行會話數(shù)據(jù)完整性保護(hù)。本發(fā)明有利于充分發(fā)揮芯片片內(nèi)的處理性能，提高芯片的利用率。本發(fā)明將傳統(tǒng)的靜態(tài)預(yù)置密鑰改為動態(tài)協(xié)商密鑰，每次會話初始化需要先協(xié)商密鑰，并基于動態(tài)協(xié)商密鑰進(jìn)行安全通信，增強(qiáng)會話數(shù)據(jù)通信的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及安全通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于芯片的線路保護(hù)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

APDU全稱Application?Protocol?Data?Unit，應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元，APDU定義了主機(jī)和芯片之間交互的數(shù)據(jù)格式，APDU分為發(fā)送命令（Command-APDU）和返回命令（Response-APDU）。

Command?APDU包括必選的消息頭和可選的消息體，其中可選的消息體中的Data字段，如果非線路保護(hù)的指令，該字段指發(fā)送數(shù)據(jù)明文。如果是線路保護(hù)的指令，需要在主機(jī)和芯片預(yù)置相同的對稱密鑰，Data字段指發(fā)送數(shù)據(jù)明文使用固定對稱密鑰加密的結(jié)果。Response?APDU包括一個可選的數(shù)據(jù)段和一個必須的狀態(tài)值，其中可選的數(shù)據(jù)段中的Data字段，如果發(fā)送命令不帶線路保護(hù)，該字段為返回?cái)?shù)據(jù)明文；否則該字段為返回?cái)?shù)據(jù)明文使用對稱密鑰加密的結(jié)果。

線路保護(hù)通常指主機(jī)和芯片之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加密和完整性保護(hù)，具體指CommandAPDU的數(shù)據(jù)字段和Response?APDU的數(shù)據(jù)字段。現(xiàn)有的線路保護(hù)機(jī)制的密鑰體系包括一個固定的用于數(shù)據(jù)加密的對稱密鑰和一個用于保護(hù)對稱密鑰存儲的主密鑰。可以理解，現(xiàn)有線路保護(hù)機(jī)制的數(shù)據(jù)加密階段使用的對稱密鑰為靜態(tài)預(yù)置密鑰，數(shù)據(jù)加密的安全性不高；另外，MAC計(jì)算一般使用累加或CRC實(shí)現(xiàn)，完整性保護(hù)的安全性不高。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述，有必要提供一種適用于芯片的線路保護(hù)方法和系統(tǒng)，能夠增強(qiáng)芯片與主機(jī)之間會話數(shù)據(jù)通信的安全性。

本發(fā)明第一方面提出一種適用于芯片的線路保護(hù)方法，所述方法包括：

步驟1，建立芯片與主機(jī)的通信鏈路，并分別在主機(jī)和芯片中預(yù)置第一加密密鑰ENC1和第一MAC密鑰MAC1；

步驟2，由所述芯片與所述主機(jī)在會話建立時分別基于預(yù)置的第一加密密鑰ENC1和第一MAC密鑰MAC1進(jìn)行協(xié)商，并分別得到第二加密密鑰ENC2和第二MAC密鑰MAC2；

步驟3，在會話過程中，所述芯片與所述主機(jī)分別基于第二加密密鑰ENC2進(jìn)行會話數(shù)據(jù)加密保護(hù)，并基于第二MAC密鑰MAC2進(jìn)行會話數(shù)據(jù)完整性保護(hù)。

基于上述，上述步驟2，具體包括：

步驟2-1，由所述主機(jī)向所述芯片發(fā)出挑戰(zhàn)值的請求指令；

步驟2-2，所述芯片基于接收到的請求指令產(chǎn)生第一隨機(jī)數(shù)r1，并返回給所述主機(jī)；

步驟2-3，所述主機(jī)使用所述第一加密密鑰ENC1對接收到的第一隨機(jī)數(shù)r1進(jìn)行加密得到第一中間值R1；

步驟2-4，所述主機(jī)將所述第一中間值R1發(fā)送給所述芯片；

步驟2-5，所述芯片使用所述第一加密密鑰ENC1對接收到的第一中間值R1進(jìn)行解密得到第二中間值r1`，比較第二中間值r1`和第一隨機(jī)數(shù)r1是否相同；如果相同，則進(jìn)入步驟2-6，如果不同，則返回比對失敗結(jié)果給所述主機(jī)，并結(jié)束本次會話流程；