硬件密码组件及安全研究.pdfVIP

维普资讯 _ L · 博士论坛 · I硬件密码组件的概念与模型 l敏感数措l一殷数据l ]亡 输H 密码技术是解决信息安全问题的核心技术 要实现 信息的必威体育官网网址性．完整性．可控性和不可否认性等安全要 Il密码算法l其他程序l 求都离不开密码技术的运用 在具体的信息安全系统中 密码协议l逻辑 l 密码技术的运用可以基于硬件密码组件 (简称为HCM． 罔2 SCM逻辑框围 如图I所示)或软件密码组件{简称为SCM．如图2所示) 来实现。与HCM比较．SCM开发周期短 开发成本低 接口与外界进行通信．接IZl在黑盒子的完全控制之下： 使用，维护方便 这是其忧点 但在自身安全性和实现 任何企图通过物理手段探测黑盒子内部的行为都将导致 安全功能方面 HCM则具有优势。HCM从本质上来说是 其中敏感信息的完全清除= 一 个包含某些敏感信息．能自主完成特定功能的黑盒子 从抽象角度．可以用如下方式描述HCM= 外界不能访问其中的敏感信息 亦不能干予其中正在执 符号和定义 行或即将执行的运算任务 ．黑盒子可以通过严格定义的 x 敏感信息 其明文不能以任何形式出现在HCM ·毒小她 一lI午出生．J科 F屯太学蓉怠错 中 博土生．主帮 站 『曲宙与学 息鸯叁旦嗄 密 a件前翡 号 Ned8ecu岫 T日ct，n0l。g惜 andAp i船u0n200a 维普资讯 111终 寰 全 — 一 之外 制程序固件 、密码算法库、内部功能固件等几部分。软 E(xl敏感信息x的密文 件部分由硬件设备驱动程序、用户应用编程接 口和标准 E(X Y HCM 用其保存的敏感信息x和外界输入 应用编程接 口组成。其中标准应用编程接 口是指按照某 的信息Y完成某项功能 如签名、加密和解密等其他特 些业界接 口标准 如PKCS#1I、CSP等进一步对用户应 定功能。HCM的N项功能可以用集合{Fi(X Y)I1≤i≤ 用编程接 口进行封装．以方便上层应用系统的调用。标 Nl表示 准应用编程接 口并非HCM所必需 ．所以用虚框表示。 U．某个HCM的用户 其全部M个用户可 以用集合 典型的硬件密码组件结构如图4所示。基本组成部 {u．11≤i≤M}表示： 件 由中央处理器与外围接 口、随机存储器 、FLASH、 z：表示用户ui对HCM 的功能Fj(X Y)的权限信 BBRAM、硬件随机数发生器、密码运算协处理器 、实时 息。Zij=O表示没有权限 Z=1表示拥有权限。 时钟、总线接 口等组成。其中FLASH保存所有固件和部 HCM可用一个五元函数G(E(X)Y．FjUi．Z0表 分加密敏感信息 BBRAM作为安全存储器保存敏感信息 示 其定义如下 ： 明文。硬件控制逻辑通过大规模的可编程逻辑阵~JICPLD rFl(X Y)如果 Zij=