作者：黃漢夫? 學號：16090120017 外國語學院（第十篇）

轉載自：http://mp.weixin.qq.com/s/rbrxZgnaxkSnOt2uWfOqkA

【嵌牛導讀】：DNA是個非常有意思的東西——它將我們與地球上的其他人類聯系在一起，同時又使我們每個人獨一無二。世界上沒有任何一個人的DNA與您的相同，一個也沒有。?

【嵌牛鼻子】：ChipDNA, PUF, DS28E38, IoT, 嵌入式安全, 加密

【嵌牛提問】：讓我們揭開該加密的神秘面紗

【嵌牛正文】：

近年來，我們已經知道如何利用這種獨特性作為一種絕對身份識別的手段。有些被錯誤定罪的人得益于DNA證據而擺脫罪名，有些人則因為DNA提供了犯罪證據而受到應有懲罰。可以說，我們每個人身體中的每個細胞都攜帶有個人身份的絕對證明。

這與技術世界形成了鮮明的對比。在這個世界中，每種設備的個體之間必須完全相同，哪怕是一個微米、微伏或字節。每部設備都必須擁有相同的外觀及功能。大多數情況下，這是一件好事——作為現代技術的創造者，您必須提供一致的用戶體驗。但同時，這種千篇一律也可能對安全性帶來徹底的摧毀。

如何確保真實性？

由于各個設備都完全相同，難以知道聲稱來自于某臺設備的消息是否真的源自于該設備。這些消息可能來自于另一臺假冒設備。例如，某個房門執行器從門禁鍵盤上接收到一條消息，且輸入的密碼正確，那么該門就應打開。但該執行器如何知道消息是真實可信的呢？

在面對面溝通中，這從來都不是問題。我們之所以認識正在交談的人，是因為我們熟悉其下巴形狀、耳朵大小以及說話的聲音——也就是說，我們知道其DNA物理特征的表示形式，正是這點使我們每個人獨一無二。如果每臺設備也都具有這樣的獨特性就好了。

這正是Maxim研發ChipDNA技術的原因。采用ChipDNA技術的設備包含使其獨一無二的元素，即使各個設備的功能都完全相同。配備有ChipDNA的設備內部是測量芯片本身特定物理特征的電路元件。現在，這些物理特征在時間上是穩定的，但在各個設備之間卻又是不同的。ChipDNA邏輯利用這些器件相關的變化計算一個值，該值在每次計算時保持相同，但該值對于每個具體設備都是獨一無二的。該值能夠唯一地確認設備，就像您的DNA能夠唯一地確認您的身份一樣。

為了更好的理解確保發送方身份和消息完整性的重要性，我們以一個簡單的場景為例。假如您在遠端位置有一個傳感器，傳感器發送消息說存在某項問題。您如何相信該消息是真實的？您有幾種選擇：

選擇一：共享密鑰

您在部署傳感器之前就應設置一個密鑰——可能是密碼。然后，當傳感器發送消息時，以一定的方式將密鑰合并到消息中。您接收到消息時，檢查發送的密碼是否正確；如果密碼正確，則接受該消息。

問題是，如果所有此類場景下的密碼都相同，那么對手就可能對設備執行反向工程，并盜取密碼。然后對手就能夠假冒來自于任何類型、任何設備的消息。更為糟糕的是，如果密碼在發送時未經加密，對手根本就無需接觸設備——只需監聽會話即可獲得密碼。這就意味著能夠假冒部署范圍內任何地點的任何傳感器。所以，共享密鑰不是解決問題的方法。

選擇二：公鑰加密

如果您在設備中設置私鑰，設備即可利用私鑰對消息進行數字簽名，并可利用對應的公鑰進行驗證。采用這種方式簽名的消息近乎可以實現安全認證。經過簽名的消息是幾乎不可能更改或偽造的，所謂“幾乎不可能”是指在沒有簽名方私鑰的情況下，沒有已知方法能夠在合理時間內模仿簽名。

問題是，密鑰、私鑰必須存在于目標設備存儲空間中的某處。如果攻擊者能夠置入惡意軟件，惡意軟件就很容易泄露私鑰。在開發出惡意軟件之后，即可利用固件升級方法傳播惡意軟件，很快就會有大量受影響設備受到威脅。這種方法比簡單的共享密鑰方法好，但仍然不是最佳選擇。

選擇三：ChipDNA技術

ChipDNA技術克服了傳統公鑰-私鑰系統存在的問題，其私鑰永遠無法泄露，甚至無法泄露給自己。實際上，在實際需要私鑰之前，設備中根本就不存在私鑰。只有在準備對消息進行簽名時，才在硬件中產生ChipDNA邏輯計算的值，并且立即銷毀。計算值從不會出現在微控制器的存儲器映射中。以下是您可能使用ChipDNA技術的方式：

設備制造商在部署物聯網(IoT)設備之前，使ChipDNA硬件計算一個與ChipDNA值(私鑰)對應的公鑰，而實際的ChipDNA值絕不會泄露。設備制造商然后利用其企業私鑰對公鑰進行簽名，產生一個證書，然后將其寫入到設備。該證書隨后可證明設備提供的公鑰與工廠計算的公鑰相同，因為沒有人能夠在無企業公鑰的情況下生成有效的證書。

完成部署之后，如果IoT設備想要發送消息，則重新計算ChipDNA值并將其作為私鑰，然后對消息進行簽名。如果消息的接收方擁有該設備的公鑰，則能夠以非常高的可信度確認消息是真實的、未經篡改以及來自于特定的設備。

但是，自然環境下有數以百萬計的IoT設備，每臺IoT設備都配備一個公鑰，由誰來管理這個龐大的公鑰數據庫呢？接收到某臺IoT設備消息的所有接收方不可能都擁有特定設備的公鑰。但是接收方可向設備本身發送請求，詢問設備的公鑰證書。當設備發送證書時，接收方可通過兩步來驗證證書的有效性：首先，接收方使用簽名方的公鑰驗證證書的簽名。驗證證書的合法性之后，接收方可繼續第二步：使用證書中包含的公鑰，測試設備消息的有效性。盡管看起來像是一套非常復雜的系統，但整個過程所需時間卻不到1秒鐘。

防止IoT遭受侵入式攻擊

問題來了，該系統到底有多安全？考慮一下以下場景：在測量芯片的物理屬性之前，私鑰甚至根本不存在，并且在使用完私鑰后立即將其銷毀。由于私鑰僅存在于安全、完全隔離的硬件中，從來不會出現在微控制器的實際存儲空間內，所以不能利用流氓固件發現私鑰。即使攻擊方試圖探測芯片本身，探測器件的行為將改變器件的特性，而器件特性決定了ChipDNA值，因此將摧毀恢復私鑰的任何企圖。

我們以上討論了如何利用ChipDNA來絕對保證某臺IoT設備消息的真實性且未經篡改，但ChipDNA也可用于從驗證固件映像到管理設備合法使用的其他諸多過程。對于任何需要絕對保證相關設備身份的事務，ChipDNA都能大顯身手—— 擁有無窮無盡的可能性。

因此，在您考慮下一產品的安全需求時，不要將就，一定要采用最嚴格、最強大的保護—ChipDNA技術。因為，你無法盜取一個并不存在的密鑰！