基于ATSHA204的密钥认证系统设计.docx

基于ATSHA204的密钥认证系统设计
一、概述
密钥认证系统是一种用来对接收到的消息进行认证的方法，通常用来确保接受者接收到的消息来自一个已认证的源头，并且未被篡改。在当今信息交换的环境中，确保安全通信至关重要。为此，许多安全技术被引入，其中包括基于半导体技术的安全认证芯片。ATSHA204是一种用于芯片安全认证的设备，它可用于在硬件水平上为设备、应用程序或通信链路提供保护。
本文介绍了基于ATSHA204的密钥认证系统设计。首先，本文将讨论ATSHA204的技术特点，其次讨论物理安全性和认证过程的详细介绍，然后介绍如何使用ATSHA204设计密钥认证系统，最后讨论ATSHA204能够达到的安全级别及其应用。
二、ATSHA204技术特点
ATSHA204是ATMEL公司推出的一种特定型安全认证芯片，具有以下技术特点：
1.支持高强度AES-128，HMAC算法。
2.具有独特的、无法克隆的芯片序列号和密钥存储空间，可支持多个用户或应用程序。
3.采用了物理隔离、复杂的逻辑结构和防窃读电路，能够确保芯片数据和密钥安全。
4.通过三线接口和I2C总线，具有灵活的外部控制方式。
5.具有低功耗和低工作电压，适用于移动设备及各种公共设施中的模块化应用。
三、物理安全性
ATSHA204的认证过程是完全在芯片内部完成的。芯片内部可以保持外部世界的隔离，让所有的加密、认证和密钥交换过程在芯片内部完成。因此，ATSHA204的认证流程是具有极高的物理安全性的。
除了实现内部世界的隔离之外，ATSHA204还内置了物理隔离层，通过物理复杂的逻辑结构和防窃读电路来确保芯片数据和密钥的安全性，以防通过非法手段获取密钥或数据。除了这些，芯片还采用了注入数据电子闸门的防故障设计，这将进一步提升芯片的安全级别。
四、认证过程
ATSHA204的认证过程涉及到芯片内部存储器中保存的一对密钥，其中一个密钥是预先计算好的密钥，在出厂时存储，而另一个密钥是用户或应用程序定义的，存储在芯片的安全存储空间中。
认证的过程包括：
1.初始化认证。
2.发送挑战请求。
3.发送预计算的应答。
4.计算应答。
5.验证应答。
一旦验证成功，芯片内部程序将会授权数据的使用。如果验证失败，则将拒绝数据的使用，或会产生安全加密等错误。
五、设计密钥认证系统
基于ATSHA204设计密钥认证系统的主要步骤如下：
1.定义应用程序或设备要保护的数据。
2.根据定义的需求，为该数据选择合适的密钥长度和加密算法，并生成相应的密钥。
3.编写认证流程的程序代码，实现ATSHA204的挑战/应答协议。
4.把编写好的认证程序集成到要保护的应用程序或设备中。
5.完成认证过程的测试验证，评估系统的安全性能。
六、安全级别和应用
ATSHA204提供了高强度的认证和加密功能，可保护各种类型的设备和通信链路，包括：
1.电子票证和智能卡。
2.信任平台模块（TPM）。
3.加密USB存储设备。
4.嵌入式电子设备和传感器网络。
5.无线设备的认证和加密。
ATSHA204在TLS、SSL、IPSec和VPN等各种安全协议中发挥着重要作用。同时，ATSHA204可以与其他加密件和智能卡一起使用，以提供更高级别的安全保护。
七、结论
ATSHA204是一种用于芯片安全认证的设备，通常用于硬件水平上提供设备、应用程序或通信链路的保护。本文介绍了ATSHA204的技术特点、物理安全性和认证过程，以及如何使用ATSHA204设计密钥认证系统。本文还讨论了ATSHA204能够达到的安全级别及其应用。ATSHA204已成为一种广泛使用的安全认证芯片，随着科技的不断发展，ATSHA204将在未来的安全领域中继续发挥重要作用。