通常，您不會期望需要保護魚缸免受黑客攻擊。但是，如果那個魚缸是一個智能魚缸，其溫度和照明由物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)控制呢？在這種情況下，被黑客入侵的魚缸提供了進入更大網(wǎng)絡(luò)的途徑......以及大量敏感數(shù)據(jù)。這就是拉斯維加斯賭場發(fā)生的事情，其智能魚缸不受防火墻保護，使壞人可以訪問其高額客戶數(shù)據(jù)庫。

被黑客入侵的魚缸提供了一個迷人的例子，并且嵌入世界中有很多具有類似漏洞的連接事物。瓊斯引用了醫(yī)療工具開發(fā)商，他們的產(chǎn)品從醫(yī)療廢物中收集并最終放回供應鏈，以及在工業(yè)控制和自動化系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的假傳感器。高價值產(chǎn)品是惡意軟件、假冒和未經(jīng)授權(quán)使用的目標，其感知價值通常在于底層數(shù)據(jù)。

瓊斯說，如果你不確定是否需要保護你的設(shè)計，問問自己這些問題：

我是否有可以通過安全性解決的現(xiàn)有問題？

我的系統(tǒng)會成為偽造或不當使用的目標嗎？

為了安全和質(zhì)量，我的傳感器、工具和模塊必須是正品嗎？

雖然設(shè)計安全性有多種形式，但 Jones 提倡基于硬件的安全性（例如通過安全身份驗證器）是最強大、最具成本效益的選擇。安全身份驗證器可用于知識產(chǎn)權(quán) （IP） 保護、設(shè)備身份驗證、功能設(shè)置、使用管理、數(shù)據(jù)/固件完整性和消息身份驗證/完整性。這些器件通常設(shè)計為提供對稱和非對稱算法、雙向身份驗證和安全的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲、使用計數(shù)、內(nèi)存設(shè)置和通用 I/O （GPIO）。您可以將安全身份驗證器用于多種目的，包括：

使用前驗證配件

安全地更新附件身份驗證器中的數(shù)據(jù)

提供經(jīng)過身份驗證的附件操作參數(shù)讀取

安全計算附件使用次數(shù)

配件的其他使用即將到期

為單獨的主機/附件加密通信建立加密密鑰

就像數(shù)據(jù)的
指紋一樣 為什么要關(guān)心SHA-3？SHA-3 由著名的歐洲加密團隊開發(fā)，基于 KECCAK 加密功能，經(jīng)過美國國家標準與技術(shù)研究院 （NIST） 的公開競爭和審查過程，于 2015 年被采用為最新的安全哈希算法?！叭绻憧紤]哈希算法，”瓊斯說，“它們真的就像一個函數(shù)，可以給我們一個數(shù)據(jù)的數(shù)字指紋。你可以采用任何任意大小的數(shù)據(jù)算法，通過SHA算法推送它，并從該過程中獲得固定長度的輸出。

他繼續(xù)說道：“SHA-3的美妙之處在于，它在硬件實現(xiàn)方面甚至在軟件方面都非常高效。這使得該算法非常適合基于對稱密鑰的消息身份驗證代碼 （MAC）。對于 MAC，一小段信息用于對消息進行身份驗證并確認它來自聲明的發(fā)件人，例如傳感器或工具。此過程可確保在允許執(zhí)行所需操作之前可以信任消息。

正如瓊斯所指出的，SHA-3提供了一個安全的單向功能。無法從哈希重建數(shù)據(jù)，也無法在不更改哈希的情況下更改數(shù)據(jù)。您也不會找到具有相同哈希的任何其他數(shù)據(jù)，或具有相同哈希的任何兩組數(shù)據(jù)。要了解SHA-3的工作原理，請考慮一個終端應用，在系統(tǒng)級別，它由一個設(shè)計有SHA-3認證IC的從屬附件和一個設(shè)計有SHA-3協(xié)處理器或微控制器的主機控制器組成，如圖2所示。從屬附件將具有唯一的機密，而主控制器將具有系統(tǒng)機密。對于身份驗證功能，主機需要首先安全地計算存儲在從屬IC中的唯一密鑰。為此，主機從從站請求ROM ID，并將其與自己安全存儲的系統(tǒng)密鑰和一些計算數(shù)據(jù)一起輸入到自己的SHA-3引擎中。然后，引擎計算一個基于 SHA-3 哈希的 MAC （HMAC），該 MAC 等于存儲在身份驗證 IC 中的唯一機密。在從屬IC中安全地派生唯一密鑰后，主機控制器可以使用身份驗證IC執(zhí)行各種雙向身份驗證功能。一個例子是質(zhì)詢和響應身份驗證序列，以證明配件是正品。在這種情況下，主機從從站請求并接收ROM ID。主機還產(chǎn)生隨機質(zhì)詢并將其發(fā)送到從屬配件。然后，從屬附件將其唯一ID、唯一密鑰和質(zhì)詢輸入其SHA-3引擎以計算SHA-3 HMAC，然后將其返回給主機。同時，主機使用唯一的從屬密鑰、質(zhì)詢和從設(shè)備的 ROM ID 計算了其 SHA-3 HMAC。如果HMAC相等，則驗證從屬附件的真實性。

圖2.SHA-3 身份驗證模型中的基本元素。

你不能偷一個不存在的密鑰
如今，即使是安全解決方案也受到無情而復雜的攻擊。有非侵入性方法，例如側(cè)信道攻擊。還有侵入性攻擊，包括微探測，逆向工程以及使用聚焦離子束對硅進行修改。PUF 技術(shù)旨在防止這些類型的攻擊。Maxim的PUF實現(xiàn)在其ChipDNA中技術(shù)，利用硅內(nèi)的隨機電氣特性來產(chǎn)生密鑰?！斑@樣做的美妙之處在于，任何相互作用，任何探測或暴露硅的嘗試，都會導致這些非常敏感的電氣特性發(fā)生變化，”瓊斯說，并解釋說這使得PUF毫無用處。密鑰僅在加密操作需要時才在安全邏輯中生成和使用，并在不再需要時擦除。

SHA-3和PUF技術(shù)可以共同成為一對強大的組合，Maxim最新的安全認證器之一DS28E50就是其中之一。除了PUF保護和符合FIPS202標準、基于SHA3-256的質(zhì)詢/響應雙向認證外，DS28E50還具有：

NIST SP 800-90B TRNG 帶有輸出 RND 的命令

用于用戶存儲器和 SHA-2 密鑰的 2kb E3 陣列

具有經(jīng)過身份驗證的讀取的僅遞減計數(shù)器

唯一的工廠編程只讀序列號 （ROM ID）

在會議結(jié)束時，瓊斯回答了一些有趣的問題。一位與會者想知道SHA-2是否仍然可行。Jones指出，SHA-2中沒有已知的加密漏洞，Maxim繼續(xù)在其某些產(chǎn)品中使用這種算法?！拔覀儽M量留在安全跑步機上。[SHA-3]是哈希算法的下一個演變，因此，這是我們遷移到它的關(guān)鍵原因，“他說。

另一位與會者想知道PUF電路是否受到攻擊。瓊斯說：“我不知道有哪個特定的實體試圖惡意破壞PUF。此外，第三方安全實驗室對另一種基于PUF的電路DS28E38進行了逆向工程研究，并確定身份驗證器“非常有效，可以抵抗物理逆向工程攻擊”。

審核編輯：郭婷