CN106777749A - 一种基于嵌入式Nor‑Flash的芯片UID设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式Nor‑Flash的芯片UID设计方法，包括如下步骤：步骤一、给芯片设置唯一编码的芯片身份标识UID；步骤二、将芯片UID存储在嵌入式Nor‑Flash密码保护区中；步骤三、设备上电后，装载程序运行之前，软件***检测当前芯片UID，将其作为软件加密的输入参数，对比软件加密结果与目标结果，若两者结果一致，则运行核心程序，否则终止当前运行程序。本发明由于芯片UID的唯一性以及加密算法的个性化，核心代码的保密性高，破解难度大，且需要的额外硬件开销少，保证安全性的同时具有较低的成本。

Description

一种基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法

技术领域

本发明属于嵌入式芯片领域，具体是一种基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法。

技术背景

在嵌入式产品层出不穷的同时，市场上很多厂家购买电子产品成品，通过电路反向和软件反汇编等方式间接获得其他公司的设计成果，损害了公司的利益，也对市场发展造成了恶劣的影响。而Nor-Flash作为重要的片上指令代码和数据存储单元，其安全型尤为重要。因此越来越多的设计加入了加密方法，防止用户未经授权访问内部的数据和程序，以提高芯片的安全性。常用的芯片加密手段有：软件加密，硬件加密和加密芯片加密。软件加密实现方式灵活，但其安全性相对较低。通过加密芯片加密安全性高，但是需要更多的硬件资源，成本更高。硬件加密消耗一定的硬件资源，设计灵活，安全性较高，介于软件加密和芯片加密之间。根据不同的应用需求，可以针对性的运用不同的加密手段。

中国专利（申请号：201510832016.3，专利名称：一种嵌入式软件加密方法）提出了一种软件加密的方法，以芯片ID本身作为加密输入参数值进行加解密。该软件加密方式实现简单，后续的维护升级方便，但其安全性较低。反汇编软件执行流程获得芯片ID号和加密方法后，便能破解芯片的核心代码进行复制拷贝。另外，处于对设计和后续维护的考虑，同一产家生产的不同版本批次芯片尽管ID不同，但都是基于同一个硬件软件平台，用同一种加密方式加密。现有的加密方式被破解后，对同一产品的安全性挑战会更大。

中国专利（申请号：201120037710.3，专利名称：嵌入式加密芯片）基于32位智能卡芯片硬件平台，使用LKT4200加密芯片加密软件程序。加密芯片具有高安全性，但整体面积和功耗增加，成本也随之增加。

芯片应用不同，其设计对安全性和设计成本要求也不同。如何通过有效加密手段针对不同应用进行芯片加密，提高设计的安全性，也越来越受到设计者的重视。

技术内容

针对芯片安全性存在的上述技术问题，本发明基于硬件设计和软件架构提出了一种基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法。该方法通过芯片ID确保代码正确运行，在不增加额外的硬件开销基础上，可以避免核心代码被窃取。由于芯片ID的唯一性和用户定义加密方式的多样性，其加密后安全性高。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，包括如下步骤：

步骤一、给芯片设置唯一编码的芯片身份标识UID；

步骤二、将芯片UID存储在嵌入式Nor-Flash密码保护区中；

步骤三、设备上电后，装载程序运行之前，软件***检测当前芯片UID，将其作为软件加密的输入参数，对比软件加密结果与目标结果，若两者结果一致，则运行核心程序，否则终止当前运行程序。

进一步的，加密***与芯片UID进行绑定，以芯片UID作为参数输入进行加密。

进一步的，所述UID由编程写入并锁定，锁定Flash保护区后，***对该区域实现擦写保护，保护区数据只能读取，无法更改。

进一步的，在芯片UID编程时，在特定区域写入芯片UID后，在保护区关键地址1和关键地址2写入数据KEY1和KEY2，保护区被锁定。

进一步的，若用户对保护区发起一次有效的擦写操作，Nor-Flash控制器先读取关键地址的数据VALUE1和VALUE2，若所取数据和KEY1和KEY2完全相等，则当前对保护区的擦写操作无效，即认为当前的保护区已被锁定。

进一步的，针对Nor-Flash读请求，Flash保护区和数据区响应一致。

本发明由于芯片UID的唯一性以及加密算法的个性化，核心代码的保密性高，破解难度大，且需要的额外硬件开销少，保证安全性的同时具有较低的成本。

附图说明

图1为本发明保护区读写数据示意图；

图2为本发明嵌入式***程序运行流程。

具体实施方案

下面结合附图说明和具体实施案例对本发明做进一步的阐述。

本发明的基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，包括如下步骤：

给芯片设置一个唯一编码的芯片身份标识UID(Unique Identification)。在嵌入式应用中，加密***与其芯片UID进行绑定，以芯片UID作为参数输入进行加密，加密结果是否正确决定程序是否能够正常运行。

芯片UID存储在嵌入式Nor-Flash密码保护区中。UID可由厂家编程写入并锁定，锁定Flash保护区后，***对该区域实现擦写保护，保护区数据只能读取，无法更改。因此，一旦UID写入并锁定后，芯片UID便唯一确定。

设备上电后，装载程序运行之前，软件***需要检测当前芯片UID。具体做法是，读取芯片UID，将其作为软件加密的输入参数，对比软件加密结果与目标结果，若两者结果一致，则运行核心程序，否则终止当前运行程序。软件加密算法可以由用户自行定义，实现方式灵活多样。

如图1所示，本发明实例一说明Nor-Flash保护区数据访问操作流程。数据区和保护区对Flash的访问操作有不同的响应。

针对Nor-Flash擦写请求，Flash保护区和数据区响应不同。数据区无论何时均能正常响应擦写请求，对目标区域实现擦写操作。第一次对保护区进行芯片UID编程时，在特定区域写入芯片UID后，需要在保护区关键地址1和关键地址2写入数据KEY1和KEY2。在关键地址写入数据KEY1和KEY2后，保护区被锁定。锁定后的保护区不能实现擦写操作。进一步，若用户对保护区发起一次有效的擦写操作，Nor-Flash控制器先读取关键地址的数据VALUE1和VALUE2，若所取数据和KEY1和KEY2完全相等，则当前对保护区的擦写操作无效，即认为当前的保护区已被锁定。

针对Nor-Flash读请求，Flash保护区和数据区响应一致，能放回目标区域数据，保证用户能随时读取芯片UID数据。

实例一具有如下增益效果：Nor-Flash增加保护区以编写并保护芯片UID，该实现方式无需增加额外的加密芯片，降低成本；芯片UID支持厂家编程锁定，无法随意更改的同时确保设备的芯片ID号的唯一性；Nor-Flash划分保护区实现芯片UID编写和保护，该方式实现简单，不同开发版本相互兼容且后续升级维护十分容易。

如图2所示，本发明实例二说明芯片启动时装载程序的运行流程。设备上电后，在保护区写入芯片UID并将其锁定后，芯片UID便唯一确定。芯片UID编写实现方式非常灵活，可以由厂家出厂时决定，也可以由用户在应用时确定。

软件装载程序运行时，先读取保护区的芯片UID，将其作为加密的输入参数进行数据加密。其软件加密方式可以由用户按照自身要求开发，实现方式个性化强，在此以AES加密为例说明。软件产生一个随机数密钥，对获取的芯片UID进行加密，将加密结果与目标结果比较。若加密结果和目标结果一致，则运行核心代码程序，否则终止当前程序的运行。由于芯片UID的唯一性以及用户定义加密方式的多样性，破解难度大，很好的保护了芯片的核心程序代码。

Claims (6)

1.一种基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，包括如下步骤：

步骤一、给芯片设置唯一编码的芯片身份标识UID；

步骤二、将芯片UID存储在嵌入式Nor-Flash密码保护区中；

步骤三、设备上电后，装载程序运行之前，软件***检测当前芯片UID，将其作为软件加密的输入参数，对比软件加密结果与目标结果，若两者结果一致，则运行核心程序，否则终止当前运行程序。

2.如权利要求1所述的基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，其特征在于：

加密***与芯片UID进行绑定，以芯片UID作为参数输入进行加密。

3.如权利要求1所述的基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，其特征在于：所述UID由编程写入并锁定，锁定Flash保护区后，***对该区域实现擦写保护，保护区数据只能读取，无法更改。

4.如权利要求3所述的基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，其特征在于：在芯片UID编程时，在特定区域写入芯片UID后，在保护区关键地址1和关键地址2写入数据KEY1和KEY2，保护区被锁定。

5.如权利要求4所述的基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，其特征在于：若用户对保护区发起一次有效的擦写操作，Nor-Flash控制器先读取关键地址的数据VALUE1和VALUE2，若所取数据和KEY1和KEY2完全相等，则当前对保护区的擦写操作无效，即认为当前的保护区已被锁定。

6.如权利要求4所述的基于嵌入式Nor-Flash的芯片UID设计方法，其特征在于：针对Nor-Flash读请求，Flash保护区和数据区响应一致。