Stratix III FPGA的設(shè)計安全特性
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Stratix III器件中的設(shè)計安全性實現(xiàn)
基于SRAM的FPGA具有易失性，需要在上電時將配置比特流從閃存或者配置器件送至FPGA。這種配置比特流在傳輸過程中會被截取。為保證設(shè)計安全性，Altera Stratix III采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)和256位密鑰對配置比特流進(jìn)行加密。圖1所示為安全配置流程，它包括三個步驟：
用戶定義的 AES 密鑰被設(shè)置在Stratix III 器件的非易失密鑰存儲中。
Quartus® II 軟件使用相同的AES密鑰產(chǎn)生一個加密配置文件，然后將其存儲在外部閃存或者配置器件中。
上電時，閃存或者配置器件將加密配置文件發(fā)送給Stratix III，利用存儲的AES密鑰解密文件，進(jìn)行配置。
上專題/安全/應(yīng)用筆記/Stratix%20III%20FPGA的設(shè)計安全特性.files/st3-design-security.gif)
圖1. Stratix III FPGA安全配置流程
AES是聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn) ( FIPS-197 [PDF])，經(jīng)過認(rèn)證，美國政府組織利用這一技術(shù)保護(hù)敏感的、未列入密級的信息。全球范圍內(nèi)商業(yè)系統(tǒng)也廣泛采用了該標(biāo)準(zhǔn)。Stratix II AES實施方案經(jīng)認(rèn)證，符合FIPS-197標(biāo)準(zhǔn)。
為了給設(shè)計人員提供更多的選擇，Stratix III FPGA同時提供易失和非易失安全密鑰存儲。易失安全密鑰存儲更加靈活，而非易失安全密鑰存儲更加實用。表1對比了易失和非易失密鑰存儲。
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表 1. 易失和非易失密鑰對比 | ||
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易失密鑰 |
非易失密鑰 |
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密鑰長度 |
256位 |
256位 |
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密鑰可編程性 |
可重新編程，能夠擦除 |
一次可編程 |
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外部電池 |
需要 |
不需要 |
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密鑰編程方法 |
板上 |
板上和板下 |
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設(shè)計保護(hù) |
防止被復(fù)制和反向剖析 |
防止被復(fù)制、反向剖析和篡改 |
Stratix III FPGA 設(shè)計安全特性的應(yīng)用
包括重要 IP 或者敏感信息的產(chǎn)品可以充分利用 Stratix III 設(shè)計安全特性，從中受益。以下列出了一些應(yīng)用實例：
- 產(chǎn)品在 IP 法律還沒有很好實行的地區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)或者銷售時—— Stratix III FPGA 內(nèi)置設(shè)計安全特性保護(hù)了設(shè)計人員的 IP 、收益和競爭優(yōu)勢。
- 產(chǎn)品版本控制和定制—— 在 Stratix III 不同器件中可以設(shè)置不同的安全密鑰，提供產(chǎn)品版本控制和定制。
- 需要版稅的商業(yè)模型—— IP 供應(yīng)商在安全 Stratix III FPGA 中通過加密配置文件交付 IP 時，可以確保其 IP 版稅收益。由于只有含有正確密鑰的 Stratix III FPGA 能夠使用加密配置文件，因此， IP 供應(yīng)商可以一直跟蹤 IP 使用的具體數(shù)量。
- 安全功能—— 在采用了安全功能的系統(tǒng)中， Stratix III FPGA 提供器件級安全特性。
- 游戲應(yīng)用—— Stratix III 設(shè)計安全特性的篡改保護(hù)功能可以保護(hù)對游戲機(jī)或者賭博機(jī)的無意修改。
- 軍事防篡改—— Stratix III FPGA 應(yīng)用于保護(hù)軍事技術(shù)和信息。
- 測試市場 ASSP —— ASSP 利用安全 Stratix III FPGA 作為 ASSP 芯片，配合加密配置文件，測試其 ASSP 的市場情況以及功能。由于只有含有正確密鑰的 Stratix III FPGA 能夠使用加密配置文件，因此， IP 供應(yīng)商能夠一直控制 IP 。
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