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物联网技术从最开始的概念性技术，如今已经在日常生活中被广泛应用，如电表预付费、智能门禁管理等。Maxim对加密产品的研究拥有超过20年的历史经验，本文主要介绍了Maxim Deep cover NFC产品的加密算法、安全器件认证和产品应用案例等。
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4个回答
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SHA-256算法简介
SHA-256安全散列算法发布于2002年FIPS PUB 180-2，主要特点是：1、防碰撞，即难以找出两个不同的输入数据源对应同一组MAC码；2、“雪崩效应”，即输入数据源即使发生一位变化，其算法结果MAC会发生巨大变化。除此以外，SHA-256还满足加密算法基本要求：不可逆算法，即由已知的算法推断出结果无法使用的密码；算法公开标准便于广泛使用和第三方算法进行安全评估；采用重聚算法攻击密码很困难；算法计算式需要适度的资源和时间，不占用系统过多的资源。 SHA-256算法的计算模型 图1是SHA-256算法的计算模型，参与SHA-256运算的数据源包括512位的输入数据源、256位密码、64位的安全认证器件、全球唯一的ROM ID、主机端产生的随机数以及SHA-256安全认证器件一方ROM中储存的常量填充。SHA-256算法的结果为256位的MAC(Message Authentication Code)码，MAC码是主机端和从机端进行认证时需要比对的结果。 图1 SHA-256算法的计算模型 |
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如何使用Deep Cover 安全认证器件
图2显示的是主机认证SHA-256从机器件的身份合法性的流程，如图所示，第一步主机调出密钥，然后主机产生一个随机数，同时送给主机的SHA-256引擎和从机的SHA-256引擎。从机的SHA-256引擎调用安全一方ROM的密钥以及常量填充进行SHA-256运算，得出一个256位的MAC值。随后主机读取从机一方ROM的常量填充进行SHA-256运算，也得出一个256位的MAC值。最后比对主机端和从机端运算得到的256位MAC码值是否一致，如果一致表示从机合法，不一致则表示从机不合法。 图2 主机认证SHA-256从机器件的身份合法性 Maxim的Deep cover安全认证器件除了主机端可以认证从机端身份，从机端也可以认证主机端身份，这样可以防止安全认证器件中的数据被非法修改，实现的方法是设置Maxim的Deep cover器件为授权写保护模式。SHA-256器件认证主机身份，仅知晓器件密码并提供匹配的MAC码，才能改写EEPROM存储器数据。 图3 SHA-256 EEPROM安全存储器 SHA-256运算的核心在于密钥，Maxim的Deep cover安全器件都支持两种密码方式。一种是公钥，就是系统定义相同的256bits器件密码，优点是计算简单，但是器件密码就是系统密码，一旦泄露，整个系统的安全性就会崩溃。最好的方法就是用户设置基于系统的公共密码和器件的唯一ID，为每个器件加载唯一256bits的密码。既使单个器件密码泄露，整个系统依然是安全的。每个器件具有唯一的ID，因而对应不同的密码。 在实际应用中，我们给系统定义一个主密码。唯一密码由两个系统生成，其中一个是系统主密码，另一个是器件唯一的64位ROM ID号，可以由SHA-256算法或者用户自定义的密码算法算出密码。由于器件唯一的64位ROM ID号参与了运算，因此加载到器件中的密码都不相同。在应用中，如果其中一个器件密码泄露，这个密码在其他器件上都无法操作。如何为Maxim Deep cover安全认证器件加载唯一密码的流程图见图4。 图4 Maxim Deep cover安全认证器件加载唯一密码的流程 图5 Maxim Deep cover 安全认证器件应用电路 Maxim NFC/RFID产品技术特点和应用 MAXIM加密产品的应用领域包括消费类电子中的智能手机、GPS导航、平板电脑等，电信及数据通信、医疗设备、工业控制设备和其他行业应用中的门禁控制、预付费家用表等。 NFC主要由读卡器和标签组成，架构如图5所示。Maxim NFC产品目前所涉及的范围包括读卡器MAX66300和标签产品，根据技术特点和通信距离的不同，标签产品分为有源、无源和半有源三类。Maxim的标签产品是无源标签，也就意味着标签在工作中不需要电源的支持，所有工作中需要的能量都是通过外部获取。NFC/RFID产品见表1。 表1 NFC/RFID产品列表 图6 NFC技术构成 MAX66240内部结构包括256位的安全认证模块、ISO15693的协议栈以及射频模拟前端，所有用户只需接上天线就可以正常使用。 图7 MAX66240的内部结构 MAX66242集合了无线NFC/RFID接口与I2C接口的高级标签，内置经过验证的SHA-256加密引擎提供基于密钥的对称质询-响应认证，用于数据下载。设计人员能够在主机主电源不工作的情况下，也能够从便携设备收集关键的系统数据。 图8 MAX66242内部结构图 图9 MAX66300内部结构图 Maxim NFC/RFID典型应用 Maxim NFC产品主要应用于打印机墨盒、track pad（PC机触控板）、扬声器等。如何将现场采集的数据发送至云端服务器，我们可以采用工业以太网、WiFi、蓝牙等技术。利用Maxim NFC产品为现场设备提供低廉、高效通讯链路，连于云端服务器。 图10 利用NFC实现链路通讯 传统的付费流程复杂又耗费时间，利用Maxim NFC产品设计的电表预付费管理系统方便省时。而且预付费管理还可以通过手机读取统计每月的费用，授权唯一密码提高用户的信息安全。 图11 电表预付费管理系统 |
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总结
MAXIM的加密IC在硬件和软件上实现了双保险。硬件上Deep cover技术保证了数据流的绝对安全；软件上SHA-256算法是公开的、高度安全地算法，而且目前还没有破解的方案。SHA-256安全认证模块，可以实现数据加密、身份识别等应用。 精彩问答 问：MAXIM的NFC加密产品有什么优势？ 答：MAXIM的NFC加密产品具有NFC I2C双接口及SHA-256安全认证模块，能够实现安全储存、身份认证等。 问：RFID的读卡器的设计规范有哪些？ 答：RFID读卡器设计取决于协议栈、发送功率、通讯距离速率等。 问：该解决方案最佳运行温度区间是多少？ 答：运行温度在-20℃至+85℃。 问：通信距离有多远？ 答：MAXIM的NFC通信距离是20cm。 问：NFC内部有CPU吗？ 答：NFC器件内部具有ISO15693协议栈和SHA-256安全认证模块，类似于内部状态机机制。问：MAXIM公司对于刷卡安全问题是如何解决的？ 答：MAXIM NFC产品内置SHA-256安全认证模块，可以用来做身份识别。 问：有没有IDE的开发测试环境？ 答：MAXIM提供NFC13.56M天线设计电路及相关软件源代码。 问：Maxim公司的Deep Cover器件如何嵌入到系统中？ 答：Maxim Deep cover器件嵌入系统包括：硬件电路板表贴加密器件、系统软件端加入安全认证代码、MAXIM提供所有测试代码及应用案例。 问：Vout的输出带载能力是怎样的？受耦合信号的影响大吗？担心用Vout给其它uP和LCD供电的稳定性。 答：MAX66242 Vout输出能力10mW。MAX66242内部具有寄生电容帮助器件储存能量，所以当Reader发射磁场强度在规定范围内，无需担心Vout带载能力。 问：RFID的低频的阅读距离不是很远，不知道有什么好的方法解决读取距离？ 答：读取距离取决于很多因素，包括Reader发射功率、Reader天线设计及标签天线，还有两者之间的天线匹配及耦合度。 问：加密方式有哪几种？ 答：Maxim公司的加密IC都是基于SHA-256算法加密的，但是加密方式可以选择公钥、私钥、扩展秘钥等方式，加强加密等级。 问：选择NFC时，相应的协议该如何选择？ 答：目前射频识别应用协议包括ISO15693、IS014443、EMAC340等。协议的区别在于通讯距离、通讯速率、磁场工作强度和通讯规约等。 问：对于安全机制，Maxim公司的加密IC有什么与众不同的地方吗？ 答：MAXIM的加密IC在硬件和软件上实现双保险。硬件上Deep cover技术保证了数据流的绝对安全；软件上SHA-256算法是公开的、高度安全地算法，而且目前还没有破解的方案。 问：芯片加密的原理是什么样的？ 答：MAXIM NFC产品内部具有SHA-256安全认证模块，可以实现数据加密、身份识别等应用。 |
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谢谢楼主分享
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2019-9-26 12:19:49
评论
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只有小组成员才能发言，加入小组>>
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