T312-F0-F3-I/O為了滿足智能卡和可信計(jì)算應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款SoC芯片。該芯片由微處理器、程序和數(shù)據(jù)存儲器及管理模塊、安全邏輯模塊、密碼服務(wù)模塊、輔助功能模塊、I／0接口組成，T312-F0-F3-I/O能為各種安全應(yīng)用提供機(jī)密性、完整性和身份認(rèn)證等多種密碼服務(wù)，以及數(shù)據(jù)存儲、訪問控制、安全計(jì)算等應(yīng)用。

　　T312-F0-F3-I/O芯片的安全控制架構(gòu)設(shè)計(jì)，首先應(yīng)對芯片的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行分析，得到芯片的威脅模型與部署模型，即芯片的潛在攻擊者和可能的攻擊方式，以及芯片的生產(chǎn)、運(yùn)輸、研發(fā)和使用等環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)問題；其次是根據(jù)芯片安全要求與功能規(guī)范，通過軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方式，設(shè)置相關(guān)硬件邏輯、狀態(tài)寄存器和參數(shù)存儲區(qū)，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)安全策略的軟件控制流程；zui后對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行安全性分析、仿真驗(yàn)證與FPGA測試。

　　1 T312-F0-F3-I/O芯片系統(tǒng)安全體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　T312-F0-F3-I/O基于芯片系統(tǒng)的生產(chǎn)與應(yīng)用實(shí)際，根據(jù)受保護(hù)資產(chǎn)對芯片安全性影響重要程度和信息技術(shù)安全性*估準(zhǔn)則，芯片的受保護(hù)資產(chǎn)可設(shè)計(jì)為如下3種安全級別。

　　0級資產(chǎn)：O層代碼的完整性與可信性，0層數(shù)據(jù)（LEVEL0）的機(jī)密性、完整性和可信性，以及芯片各模塊功能正確性。0級資產(chǎn)是芯片系統(tǒng)的安全基礎(chǔ)，對任一項(xiàng)的保護(hù)失敗均將導(dǎo)致整個(gè)芯片系統(tǒng)拒絕提供任何服務(wù)。

　　1級資產(chǎn)：1層代碼的完整性與可信性，1層數(shù)據(jù)（LEVEL1）的機(jī)密性、完整性和可信性。1級資產(chǎn)是系統(tǒng)運(yùn)行的核心控制態(tài)和2級資產(chǎn)的安全基礎(chǔ)，對1級資產(chǎn)的保護(hù)失敗將禁止本層代碼及2層代碼的執(zhí)行。

　　2級資產(chǎn)：2層代碼完整性與可信性，2層數(shù)據(jù)（LEVEL2）的機(jī)密性、完整性和可信性。2級資產(chǎn)是芯片系統(tǒng)zui上層的受保護(hù)資產(chǎn)，對本級資產(chǎn)的保護(hù)失敗會導(dǎo)致本層代碼被禁止運(yùn)行。2級資產(chǎn)在芯片系統(tǒng)中可以同時(shí)存在多個(gè)，但每一時(shí)刻只有1個(gè)投入運(yùn)行。

　　1．1 T312-F0-F3-I/O芯片系統(tǒng)安全狀態(tài)設(shè)計(jì)

　　芯片加電運(yùn)行后，通過執(zhí)行一系列的命令，獲得不同的安全權(quán)限，從而也處于某一特定的安全狀態(tài)。

　　ST1：出廠初始狀態(tài)。在信任制造商前提下，芯片在出廠初始狀態(tài)是可以信賴的。初始狀態(tài)是芯片的可信基。

　　ST2：芯片使能狀態(tài)。加電時(shí)，上電自檢及傳輸安全認(rèn)證通過后，芯片所處的狀態(tài)。芯片在驗(yàn)證各功能模塊正確，且。層代碼、數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)通過后，接收傳輸過程安全認(rèn)證命令，并利用開發(fā)商與制造商的共享秘密，在允許的認(rèn)證次數(shù)范圍內(nèi)對芯片進(jìn)行真實(shí)性認(rèn)證。

　　ST3：芯片激活狀態(tài)。T312-F0-F3-I/O處于使能狀態(tài)下的芯片，允許開發(fā)商通過用戶創(chuàng)建命令完成用戶創(chuàng)建。在這一過程中，芯片對開發(fā)商身份的合法性認(rèn)證依賴于傳輸安全認(rèn)證時(shí)的共享秘密。用戶創(chuàng)建完成后，置位芯片激活狀態(tài)標(biāo)識與所有權(quán)獲得標(biāo)識。再次啟動時(shí)，對開發(fā)商的身份合法性認(rèn)證依賴于輸入的共享秘密，以及開發(fā)商創(chuàng)建的用戶密鑰。

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