福华先进FS88x6加密芯片解决嵌入式应用安全难题

在半导体行业中，嵌入式系统应用有着举足轻重的份量，不管是行业内的嵌入式应用还是风头日盛的消费类嵌入式应用。例如，在消费类市场中，PC正日益面临着其他消费类电子设备的竞争，早期的PDA和今天的黑莓(Black Berry)手机取代了收发电子邮件的功能，MP3/MP4播放器取代了音视频多媒体欣赏功能，PS2/Wii将游戏带到了世界各个角落的各种人群，iPod/iPhone的影响就更不用说了。

不过，对于嵌入式行业而言，无论是从产业链的最高端IP提供商，还是生产各种产品的OEM，都无法给这个产业拟定一个标准，也就是说，这个行业是相对来说更开放、更具潜力。这个市场的机会很多，只要你拥有足够吸引人的“杀手级”应用产品。但问题往往出现在这里，机会多了，就会有人想尽办法地去破解别人的产品，偷窃别人的劳动成果。从长远来说，这样必定会危害整个行业的发展。为促进整个市场的健康发展，我们应该尽可能地阻止这种“盗版”现象的发生，为你的产品加上一把“锁”。

当前市场上存在的加密产品可分为几大类：

第一类是所谓的加密存储产品。这类产品的大致原理是将普通的EEPROM进行某种算法的加密，以保护存储在其中的资料。但是通常这类产品的加密算法都是不公开的，是没有得到国际公认的算法，因此其加密等级也是没有任何标准的。且这种产品与系统中主MCU的H/W接口(Interface)是独立的，这也就意味着，如果你的系统中有相同接口的其他器件，那么这些器件是不能与这种加密芯片同时存在的。

另一类则具有更简单算法和更简单H/W接口，通常是通过一个根线缆与主MCU进行通讯。这样存在的问题的，若系统需要加密的数据量较大时，则加密数据的速率会比较低。且这种通讯协议是不常用的，也是不能与其他器件共用的。

还有一些其他的加密方法，例如用户自己使用一些单片机，并开发一些简单算法，以达到与主CPU通讯时数据加密的效果。采用这种方法用户可以完全掌握技术细节，但是需要花费较大的精力和财力才能完成。

FS88x6是福华先进微电子有限公司推出的系列加密芯片，包括FS8806、FS8816、FS8826三种型号。FS88x6系列加密芯片在很大程度上解决了上述各种问题。

首先在H/W接口上：FS88x6采用I2C (图1)或SPI(图2)的通讯方式，这两种都是很常用的协议，开发起来非常简单方便，用户可以根据自己系统的特点选择使用I2C还是SPI的通讯方式，且不论是使用系统硬件上的I2C/SPI模块，或是使用GPIO模拟I2C/SPI协议，都可以与FS88x6进行通讯。加密等级：FS88x6采用国际公认的3DES加密算法，密钥的长度为192位。加密方式：FS88x6可以加密几乎嵌入式系统中的任何数据，包括存储在系统FLASH中的Firmware。加密过程中：在I2C/SPI总线上的数据，每次都是加密的，且加入了随机数，也就是说，对于同样的数据，在不同时间去测量，会有不同的结果。

图1：I2C通讯方式

图2：SPI通讯方式

用户使用FS88x6芯片的流程如下：

1. 选择I2C或SPI通讯方式，与FS88x6进行通讯，将硬件上的简单通讯调试通过。

2. 为客户提供定制的FS88x6 library。该library的作用在于提供给用户可以在其使用的平台上运行的、并且与FS88x6加密芯片相对应的软件算法。该library可支持几乎所有嵌入式平台。目前支持比较多的平台及编译器在表1中列出。

3. 使用Code Generator工具(由福华公司提供)，让用户将其原始bin文件或其他格式二进制文件转换成加密后的二进制文件Concerto bin。将此加密后的二进制文件烧录至用户系统中。

所有步骤完成后，系统架构如图3所示，其中Concerto SW组成如图4所示。

图3：采用FS88x6系列加密芯片的系统架构图

图4：Concerto SW组成框图

当系统程序受到外部非法修改时(哪怕是修改1位)，该方案也能自动识别并做出相应的处理，这就保证了整个系统代码的完整性。在系统的代码区域实际包含3部分内容：用户嵌入式应用软件ESW、FS88x6Lib以及通过Code Generator加密目标文件时产生的加密信息Digest，Digest是ESW经过Hash运算的结果，即ESW和Digest是一一对应的，如果ESW中有1位code被修改，而Digest没有发生对应的改变，则FS88x6将会检测出问题并报错。

目前FS88x6已成功应用于各种嵌入式系统中，包括机顶盒、PMP、游戏机、蓝牙耳机、PDA、网络应用及IP摄像头等。

表1：FS88x6加密芯片可支持的嵌入式平台及编译器