芯片安全防護技術(shù)助力指紋識別系統(tǒng)安全

2016-09-22 11:37:36 作者：來源：CTI論壇評論：0 　點擊：

　　摘要：目前指紋識別技術(shù)已經(jīng)逐步成為手機的標(biāo)配功能，通過指紋可以完成身份認(rèn)證和支付類功能，為人們提供了極大的生活便利。但是考慮到目前指紋算法處理能力和安全保護措施還存在不少技術(shù)問題和安全隱患，因此大唐微電子結(jié)合自身優(yōu)勢自主完成了高性能的指紋算法處理芯片DMT-FAC-CG4Q能夠提供支持國密加解密協(xié)處理器，為高安全可控應(yīng)用提供了硬件基礎(chǔ)。

　　應(yīng)用現(xiàn)狀

　　目前指紋解決方案中大都使用指紋軟算法形式，即指紋算法在普通MCU芯片中運行，該方案安全性較差，指紋處理過程容易被入侵，指紋特征數(shù)據(jù)容易被竊取，比對結(jié)果可能被偽造，無法保證指紋算法存儲安全，指紋特征數(shù)據(jù)存儲安全和指紋數(shù)據(jù)傳輸安全，采用指紋算法安全處理芯片，將指紋算法加載到專用芯片中，并通過安全防護進行保護，可保證存儲及傳輸安全。現(xiàn)在指紋手機基本都存在安全問題，2013年，Moto部分手機TrustZone內(nèi)核被破解，可解鎖Bootloader，加載任意系統(tǒng)；2015年4月三星GalaxyS5攻擊者root內(nèi)核后，可直接訪問指紋設(shè)備獲取指紋，通過指紋冒充用戶。主要是因為目前手機中使用TEE存儲敏感安全數(shù)據(jù)，TEE的存儲安全性不夠，無法保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全；TEE防御物理攻擊能力較差，在外部內(nèi)存中的數(shù)據(jù)和代碼可能被篡改；TEE實現(xiàn)可能存在漏洞，代碼越來越多導(dǎo)致bug數(shù)量增多，多種TEE系統(tǒng)并存，導(dǎo)致實現(xiàn)越來越復(fù)雜。所以當(dāng)前TEE還無法達到SE的安全級別。

　　安全防護技術(shù)

　　指紋算法安全處理芯片提供可信的運行環(huán)境、可信的存儲環(huán)境、安全的傳輸接口；采用多種安全防護技術(shù)：(一)物理安全防護：采用頂層金屬覆蓋，主動防剝離探測技術(shù)；采用Active fuse，提供對芯片測試態(tài)的保護；布局上對關(guān)鍵信號線特殊處理，防止物理探測。(二)系統(tǒng)安全防護：采用存儲器訪問控制技術(shù)，存儲器加密及總線加擾技術(shù)，時鐘加擾技術(shù)，隨機數(shù)在線檢測技術(shù)，芯片關(guān)鍵數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。(三)算法安全防護：支持國際和國密算法，采用隱藏技術(shù)和掩碼技術(shù)，保證算法安全。(四)環(huán)境安全防護：采用電壓檢測器、頻率檢測器、溫度檢測器、電源Glitch檢測器、光檢測器、時鐘毛刺過濾器、真隨機數(shù)發(fā)生器等。

　　通過多種安全防護技術(shù)，可防御入侵式攻擊(探針、強制、操控、逆向工程等)、信息泄露攻擊(旁路攻擊、時序分析、功率/電磁縫隙)、故障攻擊(電壓毛刺、光攻擊、對加密算法的差分故障攻擊等)、組合攻擊(功率分析+光攻擊+逆向攻擊等)等多種攻擊方式，保證數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)陌踩?/div>

　　基于我司獨有的高安全防護技術(shù)，大唐電信旗下大唐微電子推出了高安全指紋算法安全處理芯片DMT-FAC-CG4Q.

　　大唐指紋算法安全處理芯片DMT-FAC-CG4Q

　　DMT-FAC-CG4Q 指紋算法安全處理芯片采用高安全、高性能、低功耗的 CPU 內(nèi)核，是一款集成了國際常用加密算法和國密安全算法的多應(yīng)用芯片，內(nèi)部集成獨立的安全協(xié)處理器，運用多種芯片安全技術(shù)，達到 EAL4+、國密安全芯片等要求。同時，獨立的安全協(xié)處理器可為敏感數(shù)據(jù)的處理提供安全的運行環(huán)境及存儲環(huán)境，可應(yīng)用于高安全指紋識別及金融支付等領(lǐng)域。

　　
圖1 DMT-FAC-CG4Q芯片框圖

　　· CPU 處理器內(nèi)核ARMSC300 內(nèi)核主頻 100MHz高性能、高安全、低功耗

　　· 存儲器

　　512KBFlash，144KBSRAM，4KB 加解密 RAM

　　· 通訊接口

　　USB2.0，支持 FullSpeed和HighSpeed 速率

　　ISO7816，支持 T=0 和 T=1，一個主從可配，一個主，共 2 個。

　　SPI，主/從可配，共三個，12M 以上

　　UART，最高速率 115200bps ？

　　I2C，主/從可配，支持三種速率

　　NFC，16位數(shù)據(jù)接口

　　· 信息安全模塊

　　DES/3DES/AES/EC/RSA(4096bit)/SHA-1/SM1/SM2/SM3/SM4/SSF33

　　· 功耗控制

　　四種芯片休眠模式——淺休眠、半休眠、深休眠、全芯片休眠

　　· 安全防護

　　獨立的硬件安全處理模塊；

　　支持SM1/SM2/SM3/SM4國密算法；

　　支持DES/RSA/SHA1等國際算法；

　　支持加密FLASH及加密RAM；

　　總體架構(gòu)符合SmartSA_32安全架構(gòu)要求；

　　芯片完整性物理版圖保護；

　　CPU內(nèi)部支持核心模式和用戶模式兩級安全保護機制；

　　芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)總線動態(tài)加解擾；

　　存儲器保護單元MPU實現(xiàn)細粒度/可配置的各項地址檢查；

　　ISO7816接口時鐘干擾濾波；

　　高/低電壓探測器；

　　高/低頻率探測器；

　　高/低溫度探測器；

　　SPA/DPA抗攻擊設(shè)計；

　　異常工作狀態(tài)檢測；

　　已獲得國密二級、銀聯(lián)芯片安全認(rèn)證、國內(nèi) EAL4+；

　　高安全指紋應(yīng)用方案：

　　1、二代身份證指紋核驗解決方案

　　二代身份證加載指紋后，在二代證讀寫機具中需要加入指紋模塊，實現(xiàn)人、證一致性比對，解決實名制核驗問題。指紋屬于敏感保密數(shù)據(jù)，需要安全運行環(huán)境和存儲環(huán)境，大唐微電子指紋核驗解決方案，可保證數(shù)據(jù)安全。

　　· 高安全ARM SC300內(nèi)核的MCU、內(nèi)嵌多重安全防護機制，可抵抗多種形式攻擊；

　　· 符合公安部一所檢測標(biāo)準(zhǔn)的指紋比對算法；

　　· 支持192*192、208*288、256*360多種尺寸的傳感器；

　　· 保證指紋算法、指紋數(shù)據(jù)的安全存儲及傳輸。

　　2、手機終端加密應(yīng)用解決方案：

　　目前手機中，指紋算法在TEE中運行，指紋特征數(shù)據(jù)在TEE中存儲，容易被攻擊和篡改，而且指紋算法在TEE中運行，移植較復(fù)雜，開發(fā)周期較長。如果指紋算法在單獨的，環(huán)境較簡單的、高安全的SE環(huán)境中運行，可以保證算法運行安全和指紋數(shù)據(jù)安全，且開發(fā)簡單，容易實現(xiàn)。

　　· 支持SPI接口，兼容主流SENSOR；

　　· 提供運行安全及存儲安全；保證算法發(fā)行安全；保證識別結(jié)果輸出安全；

　　· DMT-FAC-CG4Q接口較全，可同時作為Sensor Hub使用。

　　· 可同時作為加密芯片使用，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)等加密。

　　結(jié)束語

　　隨著指紋識別技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，越來越被大眾所接受，在金融、公安、機場、教育、智能化樓宇、PC電腦、移動終端等領(lǐng)域，指紋識別應(yīng)用場景越來越多，指紋作為身份的象征，其安全性不言而喻，提供高安全的解決方案，對人身財產(chǎn)安全有重要的作用。