一个大有作为的方向：芯片上安全算法的研究和实现

过路心客 · 发表于 2011-12-5 13:14:21

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在整个RFID、非接触式IC卡、接触式IC卡以及双界面卡等领域，有一个方向正是方兴未艾，并将在未来的一些年里大有前途：这就是安全算法的研究和实现。
高强度的算法，比如RSA、ECC、AES、3-DES等，还有国家密码管理局规定的一些算法；中等强度，比如说NXP的Mifare中的流加密等，其它一些的算法比如TEA/XTEA、SHA-x、Grain、Trivium等等，虽然我们一般不会提出新的算法，但是有两点给实际的工作带来了很大工作量和技术挑战：
一是要在芯片上以硬件(也有可能是软件API)实现，这要求电路规模简单和功耗要低，这可不比在计算机上写个C程序实现，难度大了许多；
二是要有抗攻击能力，对芯片上的算法主要是逻辑攻击和物理攻击（如功耗分析、电磁分析等），好的电路抗攻击能力强，差的电路轻松被攻破；设计之初就要有抗攻击的架构考虑；
因为智能卡和RFID的应用领域越来越广，对它们的安全性要求也越来越高，对于想往智能卡或是RFID领域发展的童鞋们，以及入行不久的XDJM们，这真的是个有潜力的领域，现在国内搞的人还比较少，与国外相比我们有明显地差距，未来——其实现在已经开始——很需要这方面的人才。

过路心客 · 发表于 2011-12-6 09:35:55

RFID和卡类的应用越来越广泛，所以安全性的需求越来越高；同时芯片上的计算能力越来越强，也使得提高安全性成为可能。也就是说，需求和技术共同推动着这个领域的发展。
安全性技术涉及到比较多的内容，需要一定的数学功底，清晰的逻辑电路概念和很强的设计能力，也涉及到模拟和存储器电路的知识。其实只要在这个领域内作技术的，不用在乎早晚，现在开始关注和研究，都有着发展空间。

过路心客 · 发表于 2011-12-7 11:11:50

本帖最后由过路心客于 2011-12-7 11:28 编辑

对于RFID和卡类产品，主要的安全威胁来自于“偷听”(eavesdropping)，未授权访问(unauthenticated access)，非法篡改(illicit change)和“克隆”(cloning)芯片，加密是最常用和最有效的方法，也可以说是唯一的安全途径。
对称算法通常有三种：杂凑算法(hash algorithm 或 hash functions,也译作哈希函数)，块加密(block ciphers)和流加密(stream ciphers)。
hash function也用做无密钥原文(unkeyed primitives)，它生产唯一的hash value，用于保证数据的完整性，防止非授权操作。因而有时也不被看作是对称加密。

过路心客 · 发表于 2011-12-8 11:12:42

对称加密算法，是指发送者和接收者使用相同的密钥，也叫私钥。块加密和流加密是两个最熟悉的对称原型，带密钥的hash function（MACs）也属于这一类型。它的好处是计算复杂度低，所需硬件开销小，运算速度较快。密钥的建立和管理的安全性，是这类系统的主要缺点。
非对称加密算法，使用不同的密钥进行加密和解密。密钥对同时产生，私钥(private key)保密，用于解密；公钥(public key)是公开的，用于加密。基于数学上的困难度，由公钥不能产生私钥。只有私钥的拥有者才能解密。由此可见，密钥的安全性容易得到保障。这个方法的缺点是大的计算量和大的硬件开销，通常运算速度较慢。
一般说来，非对称算法不仅密钥易于管理，它的安全性也更高。显然，硬件实现非对称算法，芯片的功耗要比对称算法高了不少。几年前还认为在RFID上不可能采用公钥加密，但新研究已有报道用非对称加密来保护RFID芯片。