什么是 ICM? 如何将 ICM 用于加密 简介 完整性检查监控器 (Integrity Check Monitor,ICM) 是一个 DMA 控制器, 可使用 Cortex M7 MCU 内存 (ICM 描述符区 ) 中的传输描述符在多个存储区上执行哈希计算 ICM 集成了用于哈希的安全哈希算法 (Secure Hash Algorithm,SHA) 引擎 基于 SHA 的哈希适合用于密码验证 质询哈希身份验证 防篡改和数字签名 安全映像验证 : 哈希函数可生成一段数据的报文摘要 反过来说, 这意味着对于错误检测代码而言, 每段 数据都必须有唯一的摘要 为验证固件的完整性, 在编程完成后将会对摘要进行计算和验证 该函数在安 全引导程序中使用, 引导程序在收到固件及其指纹后将重新计算摘要, 并将其与原始摘要进行比较 如果 两者相同, 则固件未被修改, 可对其进行编程 图 1. 安全映像验证 引导程序主机制造商 接收到的摘要 摘要 摘要 比较 固件 固件 固件 摘要 2 DS90003176A_CN 第 1 页
目录 简介... 1 1. 概念... 3 2. 解决方案 / 实现... 4 3. 相关资源... 7 Microchip 网站... 8 变更通知客户服务... 8 客户支持... 8 Microchip 器件代码保护功能... 8 法律声明... 9 商标... 9 DNV 认证的质量管理体系... 10 全球销售及服务网点... 11 DS90003176A_CN 第 2 页
1. 概念 加密哈希函数是一种特殊的哈希函数, 它拥有特定属性, 因此可用于加密 加密哈希函数是一个数学算法, 可将随机大小的数据映射到一个固定大小的位字符串 ( 哈希函数 ) 加密哈希被设计为一个单向函数, 即一个无法颠倒和检索原始报文的函数 如果 f(x) 表示要进行哈希的数据集,Y 是 SHA 哈希指纹, 则 : Y = sha_hash(f(x)) F(x) any_function(y) DS90003176A_CN 第 3 页
2. 解决方案 / 实现 TB3176 ICM 要求使用 FIPS 180-2 标准更新报文 按照 FIPS 180-2 标准, 对于 SHA-256, 要进行哈希的报文的最大长度是 2 64 1 位 SHA-256 加密引擎要求将报文分成多个块, 其中每个块的大小为 512 位 图 2-1. FIPS180-2 报文格式 块 1 块 2 块 N Bit 0 Bit M 1 K 位的补零 块的 64 位长度 ( 以位为单位 ) 每个块的宽度为 512 位, 最后一个块的格式如上所示, 其中 K= 448-X-1 对于小于 512 位的报文, 一个块就已足够 对于以下报文 :"abc" => {0x61, 0x62 and 0x63} 位 0 位 23 将填充之前的报文, 位 24 = 1( 按照 FIPS 180-2), 位 25-447 = 0(K 个零位 ) 位 448- 位 511 = 0x0000000000000018(64 位长度的报文 ) Cortex-M7 MCU 中 ICM 的配置 : 要在 ICM 中生成 SHA-256 哈希值, 请遵循下图所示的配置顺序 DS90003176A_CN 第 4 页
图 2-2. ICM 配置顺序 哈希已完成 ISR ICM_Hash_Initialization 存储哈希生成的值 使能 ICM 的外设时钟 在 ICM_CFG 寄存器中更新 ICM 配置 在 ICM_DSCR 寄存器中更新 ICM 存储区描述符的起始地址 在 ICM_HASH 寄存器中更新存储哈希值的地址 使用 ICM_IER 寄存器使能完成哈希生成的 ICM 中断 使用 ICM_CTRL 寄存器使能 ICM 模块 技巧 : 对于 ICM 配置 : 1. 哈希值地址需要存储在 ICM_HASH 寄存器中 地址必须是 128 字节的倍数 2. 存储区描述符内容需要按前文解释基于 FIPS180-2 进行填充, 且需要向 ICM_DSCR 寄存器分配起始地址 DS90003176A_CN 第 5 页
技巧 : 对于 ICM 哈希 : 在数字签名中使用 ICM 时, 需要先生成哈希值, 然后使用 ICM 的哈希功能由 MCU 进行验证 要在 Linux 中生成给定字符串的 SHA-256 哈希值, 请使用以下命令 echo -n <String> sha256sum 会给出字符串的 SHA-256 哈希值 对于上面使用的报文示例 ( abc ), 命令为 :echo -n abc sha256sum 技巧 : 输出哈希值 : ba7816bf8f01cfea414140de5dae2223b00361a396177a9cb410ff61f20015ad 此值应与使用 ICM 生成的哈希值相匹配 DS90003176A_CN 第 6 页
3. 相关资源 AT12869: 在 SAM S/E/V70/71 单片机上使用 ICM http://www.atmel.com/images/atmel-42703- ICM-Usage-on-SAM-S7-E7-V7-Microcontrollers_ApplicationNote_AT12869.pdf http://www.atmel.com/images/atmel-42782-sam-v70-e70-ethernet- Bootloader_ApplicationNote_AT17629.pdf http://asf.atmel.com/docs/latest/same70/html/sam_drivers_icm_quick_start.html http://asf.atmel.com/docs/latest/sam.drivers.icm.example.same70_xplained/html/index.html http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips180-2/fips180-2withchangenotice.pdf DS90003176A_CN 第 7 页
Microchip 网站 Microchip 网站 http://www.microchip.com/ 为客户提供在线支持 客户可通过该网站方便地获取文件和信息 只要使用常用的互联网浏览器即可访问, 网站提供以下信息 : 产品支持 数据手册和勘误表 应用笔记和示例程序 设计资源 用户指南以及硬件支持文档 最新的软件版本以及归档软件 一般技术支持 常见问题 (FAQ) 技术支持请求 在线讨论组以及 Microchip 顾问计划成员名单 Microchip 业务 产品选型和订购指南 最新 Microchip 新闻稿 研讨会和活动安排表 Microchip 销售办事处 代理商以及工厂代表列表 变更通知客户服务 Microchip 的变更通知客户服务有助于客户了解 Microchip 产品的最新信息 注册客户可在他们感兴趣的某个产品系列或开发工具发生变更 更新 发布新版本或勘误表时, 收到电子邮件通知 欲注册, 请登录 Microchip 网站 http://www.microchip.com/ 在 支持 (Support) 下, 点击 变更通知客户 (Customer Change Notification) 服务后按照注册说明完成注册 客户支持 Microchip 产品的用户可通过以下渠道获得帮助 : 代理商或代表 当地销售办事处 应用工程师 (FAE) 技术支持 客户应联系其代理商 代表或应用工程师 (FAE) 寻求支持 当地销售办事处也可为客户提供帮助 本文档后附有销售办事处的联系方式 也可通过以下网站获得技术支持 :http://www.microchip.com/support Microchip 器件代码保护功能 请注意以下有关 Microchip 器件代码保护功能的要点 : Microchip 的产品均达到 Microchip 数据手册中所述的技术指标 Microchip 确信 : 在正常使用的情况下,Microchip 系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之一 目前, 仍存在着恶意 甚至是非法破坏代码保护功能的行为 就我们所知, 所有这些行为都不是以 Microchip 数据手册中规定的操作规范来使用 Microchip 产品的 这样做的人极可能侵犯了知识产权 Microchip 愿意与关心代码完整性的客户合作 Microchip 或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性 代码保护并不意味着我们保证产品是 牢不可破 的 代码保护功能处于持续发展中 Microchip 承诺将不断改进产品的代码保护功能 任何试图破坏 Microchip 代码保护功能的行为均可视为违反了 数字器件千年版权法案 (Digital Millennium Copyright Act) 如果这种行为导致他人在未经授权的情况下, 能访问您的软件或其他受版权保护的成果, 您有权依据该法案提起诉讼, 从而制止这种行为 DS90003176A_CN 第 8 页
法律声明 本出版物中所述的器件应用信息及其他类似内容仅为您提供便利, 它们可能由更新之信息所替代 确保应用符合技术规范, 是您自身应负的责任 Microchip 对这些信息不作任何明示或暗示 书面或口头 法定或其他形式的声明或担保, 包括但不限于针对其使用情况 质量 性能 适销性或特定用途的适用性的声明或担保 Microchip 对因这些信息及使用这些信息而引起的后果不承担任何责任 如果将 Microchip 器件用于生命维持和 / 或生命安全应用, 一切风险由买方自负 买方同意在由此引发任何一切伤害 索赔 诉讼或费用时, 会维护和保障 Microchip 免于承担法律责任, 并加以赔偿 除非另外声明, 否则在 Microchip 知识产权保护下, 不得暗中或以其他方式转让任何许可证 商标 Microchip 的名称和徽标组合 Microchip 徽标 AnyRate AVR AVR 徽标 AVR Freaks BeaconThings BitCloud CryptoMemory CryptoRF dspic FlashFlex flexpwr Heldo JukeBlox KeeLoq KeeLoq 徽标 Kleer LANCheck LINK MD maxstylus maxtouch MediaLB megaavr MOST MOST 徽标 MPLAB OptoLyzer PIC picopower PICSTART PIC32 徽标 Prochip Designer QTouch RightTouch SAM-BA SpyNIC SST SST 徽标 SuperFlash tinyavr UNI/O 和 XMEGA 是 Microchip Technology Incorporated 在美国和其他国家或地区的注册商标 ClockWorks The Embedded Control Solutions Company EtherSynch Hyper Speed Control HyperLight Load IntelliMOS mtouch Precision Edge 和 Quiet-Wire 为 Microchip Technology Incorporated 在美国的注册商标 Adjacent Key Suppression AKS Analog-for-the-Digital Age Any Capacitor AnyIn AnyOut BodyCom chipkit chipkit 徽标 CodeGuard CryptoAuthentication CryptoCompanion CryptoController dspicdem dspicdem.net Dynamic Average Matching DAM ECAN EtherGREEN In-Circuit Serial Programming ICSP Inter-Chip Connectivity JitterBlocker KleerNet KleerNet 徽标 Mindi MiWi motorbench MPASM MPF MPLAB Certified 徽标 MPLIB MPLINK MultiTRAK NetDetach Omniscient Code Generation PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail PureSilicon QMatrix RightTouch 徽标 REAL ICE Ripple Blocker SAM-ICE Serial Quad I/O SMART-I.S. SQI SuperSwitcher SuperSwitcher II Total Endurance TSHARC USBCheck VariSense ViewSpan WiperLock Wireless DNA 和 ZENA 为 Microchip Technology Incorporated 在美国和其他国家或地区的商标 SQTP 为 Microchip Technology Inc. 在美国的服务标记 Silicon Storage Technology 为 Microchip Technology Inc. 在除美国外的国家或地区的注册商标 GestIC 是 Microchip Technology Inc. 的子公司 Microchip Technology Germany II GmbH & Co. KG 在除美国外的国家或地区的注册商标 在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有 2018, Microchip Technology Incorporated, 美国印刷, 版权所有 ISBN:978-1-5224-2812-1 DS90003176A_CN 第 9 页
DNV 认证的质量管理体系 ISO/TS 16949 Microchip 位于美国亚利桑那州 Chandler 和 Tempe 与位于俄勒冈州 Gresham 的全球总部 设计和晶圆生产厂及位于美国加利福尼亚州和印度的设计中心均通过了 ISO/TS-16949:2009 认证 Microchip 的 PIC MCU 和 dspic DSC KEELOQ 跳码器件 串行 EEPROM 单片机外设 非易失性存储器和模拟产品严格遵守公司的质量体系流程 此外,Microchip 在开发系统的设计和生产方面的质量体系也已通过了 ISO 9001:2000 认证 DS90003176A_CN 第 10 页
10/25/17 全球销售及服务网点 美洲 亚太地区 亚太地区 欧洲 公司总部 Corporate Office 2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199 Tel: 1-480-792-7200 Fax: 1-480-792-7277 技术支持 : http://www.microchip.com/ support 网址 :www.microchip.com 亚特兰大 Atlanta Duluth, GA Tel: 1-678-957-9614 Fax: 1-678-957-1455 奥斯汀 Austin, TX Tel: 1-512-257-3370 波士顿 Boston Westborough, MA Tel: 1-774-760-0087 Fax: 1-774-760-0088 芝加哥 Chicago Itasca, IL Tel: 1-630-285-0071 Fax: 1-630-285-0075 达拉斯 Dallas Addison, TX Tel: 1-972-818-7423 Fax: 1-972-818-2924 底特律 Detroit Novi, MI Tel: 1-248-848-4000 休斯敦 Houston, TX Tel: 1-281-894-5983 印第安纳波利斯 Indianapolis Noblesville, IN Tel: 1-317-773-8323 Fax: 1-317-773-5453 Tel: 1-317-536-2380 洛杉矶 Los Angeles Mission Viejo, CA Tel: 1-949-462-9523 Fax: 1-949-462-9608 Tel: 1-951-273-7800 罗利 Raleigh, NC Tel: 1-919-844-7510 纽约 New York, NY Tel: 1-631-435-6000 圣何塞 San Jose, CA Tel: 1-408-735-9110 Tel: 1-408-436-4270 加拿大多伦多 Toronto Tel: 1-905-695-1980 Fax: 1-905-695-2078 中国 - 北京 Tel: 86-10-8569-7000 中国 - 成都 Tel: 86-28-8665-5511 中国 - 重庆 Tel: 86-23-8980-9588 中国 - 东莞 Tel: 86-769-8702-9880 中国 - 广州 Tel: 86-20-8755-8029 中国 - 杭州 Tel: 86-571-8792-8115 中国 - 南京 Tel: 86-25-8473-2460 中国 - 青岛 Tel: 86-532-8502-7355 中国 - 上海 Tel: 86-21-3326-8000 中国 - 沈阳 Tel: 86-24-2334-2829 中国 - 深圳 Tel: 86-755-8864-2200 中国 - 苏州 Tel: 86-186-6233-1526 中国 - 武汉 Tel: 86-27-5980-5300 中国 - 西安 Tel: 86-29-8833-7252 中国 - 厦门 Tel: 86-592-238-8138 中国 - 香港特别行政区 Tel: 852-2943-5100 中国 - 珠海 Tel: 86-756-321-0040 台湾地区 - 高雄 Tel: 886-7-213-7830 台湾地区 - 台北 Tel: 886-2-2508-8600 台湾地区 - 新竹 Tel: 886-3-577-8366 澳大利亚 Australia - Sydney Tel: 61-2-9868-6733 印度 India - Bangalore Tel: 91-80-3090-4444 印度 India - New Delhi Tel: 91-11-4160-8631 印度 India - Pune Tel: 91-20-4121-0141 日本 Japan - Osaka Tel: 81-6-6152-7160 日本 Japan - Tokyo Tel: 81-3-6880-3770 韩国 Korea - Daegu Tel: 82-53-744-4301 韩国 Korea - Seoul Tel: 82-2-554-7200 马来西亚 Malaysia - Kuala Lumpur Tel: 60-3-7651-7906 马来西亚 Malaysia - Penang Tel: 60-4-227-8870 菲律宾 Philippines - Manila Tel: 63-2-634-9065 新加坡 Singapore Tel: 65-6334-8870 泰国 Thailand - Bangkok Tel: 66-2-694-1351 越南 Vietnam - Ho Chi Minh Tel: 84-28-5448-2100 奥地利 Austria - Wels Tel: 43-7242-2244-39 Fax: 43-7242-2244-393 丹麦 Denmark - Copenhagen Tel: 45-4450-2828 Fax: 45-4485-2829 芬兰 Finland - Espoo Tel: 358-9-4520-820 法国 France - Paris Tel: 33-1-69-53-63-20 Fax: 33-1-69-30-90-79 德国 Germany - Garching Tel: 49-8931-9700 德国 Germany - Haan Tel: 49-2129-3766400 德国 Germany - Heilbronn Tel: 49-7131-67-3636 德国 Germany - Karlsruhe Tel: 49-721-625370 德国 Germany - Munich Tel: 49-89-627-144-0 Fax: 49-89-627-144-44 德国 Germany - Rosenheim Tel: 49-8031-354-560 以色列 Israel - Ra anana Tel: 972-9-744-7705 意大利 Italy - Milan Tel: 39-0331-742611 Fax: 39-0331-466781 意大利 Italy - Padova Tel: 39-049-7625286 荷兰 Netherlands - Drunen Tel: 31-416-690399 Fax: 31-416-690340 挪威 Norway - Trondheim Tel: 47-7289-7561 波兰 Poland - Warsaw Tel: 48-22-3325737 罗马尼亚 Romania - Bucharest Tel: 40-21-407-87-50 西班牙 Spain - Madrid Tel: 34-91-708-08-90 Fax: 34-91-708-08-91 瑞典 Sweden - Gothenberg Tel: 46-31-704-60-40 瑞典 Sweden - Stockholm Tel: 46-8-5090-4654 英国 UK - Wokingham Tel: 44-118-921-5800 Fax: 44-118-921-5820 DS90003176A_CN 第 11 页