Maxim Deep cover NFC产品助力物联网生活

作者：angelazhang时间：2015-07-12

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。

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

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