ATSHA204加密芯片介绍

Posted 2020-09-19

1、认证流程：
（1）主机（Host）生成256位摘要（挑战），发送给ATSHA204芯片（Client），进行挑战；
（2）ATSHA204芯片使用HASH算法将摘要信息和自己的密钥进行计算，得到响应1；
（3）同时，主机使用HASH算法将该摘要信息和自己的密钥进行计算，得到响应2；
（4）主机将响应1和响应2进行比较，如果匹配，则认证成功。

2、RAM：存储输入命令和输出结果； EEPROM：包括数据区、配置区和OTP（一次性编程）区域。

3、（1）数据(data)区：数据区的总大小是512 Kb，包含16个通用的容量为32字节的数据槽，这些数据槽可用来存储秘钥、校准数据以及型号信息。
    （2）配置(config)区：配置区的大小为88字节，配置区包含芯片的序列号、ID信息以及每个数据槽的访问权限信息，写入数据槽中的数据将参与后续的MAC运算。
    （3）一次性编程(OTP)区：大小为64字节，在锁定OTP区域之前，可以通过写命令对OTP区域进行写入操作，OTP中存放的密钥也将作为SHA-256输入。

4、（1）序列号（serial number）用于区分其他芯片；
    （2）内置16*32字节的slot(EEPROM)可以存储用户数据和秘钥；
    （3）SHA算法（本文使用SHA256）最主要的特点就是，任意长度的输入能生成固定长度的输出，并且从输出的结果中不能还原输入的内容，而且要找到不同两个输入导致相同输出的情况在计算上不能实现；
    （4）在单线上并没有传送秘钥，而是传送根据秘钥和一些列的值计算出来的digest，因此在单线上截获秘钥不可实现；
    （5）在自己的MCU上也存了秘钥，别人获取了16进制文件后是否有可能得到秘钥，我只能说，的确存了，但是对于一个庞大的程序hex文件中寻找一个32字节的秘钥，岂不是大海捞针？
    （6）CheckMAC命令也是带有验证功能的，简单来讲，就是让你计算好digest，发给ATSHA204A，然后ATSHA204A告诉你这个digest算的对不对，返回bool值；
    （7）当我们原有的秘钥泄露的时候，可以使用DeriveKey命令来产生新的秘钥继续使用。

5、重要命令：
DerriveKey：更新一个slot区中的秘钥命令； 
Nonce:使用随机数来更新TempKey中的值； 
CheckMAC：验证一个摘要是否计算正确，返回的是Bool值类型(0是正确,1是错误)； 
MAC：使用SHA-256计算并返回一个摘要；
Read:读取芯片区域中的数据；
Write:写入芯片区域中的数据(这个命令一般用在配置时)。

6、防程序拷贝：
首先我们在ATSHA204A芯片的slot0中写入一个32字节的秘钥，设置为不可读。这个秘钥只有几个人知道，并且不外泄，主控MCU与芯片相连，在启动时候，首先我们要获取芯片序列号，为后面计算MAC。然后我们发送一个nonce命令给ATSHA204A，让其更新内部的TempKey中的值，MCU内部也根据nonce的模式计算一下Tempkey的值，我们称之为host_tempkey，如果一切正常，那么Tempkey和host_tempkey中的值是一致的，接下来MCU自己就可以根据host_tempkey、序列号、以及秘钥计算，出一个摘要digest，我们称之为digest1，接下来给ATSHA204A发送MAC命令，ATSHA204A根据存储在slot区域中的秘钥来计算digest2并返回给MCU，MCU判断digest1和digest2是否匹配，不匹配将程序挂起即可。