keeloq硬件加密算法在硬件防盗版中的应用

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1、KEELOQ硬件加密算法在硬件防盗版中的应用随着信息社会的飞速发展，大规模集成电路和嵌入式系统的应用已深入到各个行业。于是，软硬件知识产权的保护、系统的安全运行等也就成为人们关注的问题。目前，利用PCB抄板技术直接读取存储在OM或Flash中的程序代码来进行产品仿制的盗版行为越来越多。因此，只有更好地发展加密技术，才能更有效地保护知识产权。下面我就给大家讲一下KEELOQ加密算法在硬件加密中的应用。一、现有的软件加密技术和硬件加密技术嵌入式系统由处理器、存储器、传感器、数据接口和嵌入式软件等部分组成。其中程序存储器、数据存储器和嵌

2、人式软件加密是硬件知识产权保护的关键所在。很多嵌入式系统都采用外部扩展程序存储器，只要有相应的控制信号出现，程序存储器便对CPU是透明的。因此，建立一个同样的硬件电路，拷贝一片新的程序存锗器即能完成仿制。因而系统设计人员十分关注馓机系统的程序保密性及提高保密性的方法。目前主要有以下几种保密方法：（1）无关值插入法在源程序中的某些地方插入一些与源程序无关的值，可使反汇编出来的源程序面目全非。（2）总线置乱法在单片微机的应用领域（如采用扩展程序的存储器）中，为了防止从程序存储器中直接得到正确的源程序，可以采取地址、数据总线鼍乱的方法。

3、若该微机系统的地址总线为n根，则将它置乱的方式有n种。（3）求复、异或加密将程序存储器里的代码按有效程序代码逐字节求反后存放，或者按同钥匙码异或后的二进制码存放。这样，解密者直接反汇编将得不到正确的原代码。以上三种方法虽然有一定作用．但有经验的设计人员经过分析后，仍有很大的破解可能，安全性不够。（4）外部随机存储器验证法在一外部随机存储器中预先写入一些数据，系统运行时，CPU首先从该存储器读取数据，这些数据可以是CPU执行程序的条件判别依据，也可以是CPU将执行的程序。如果数据正确，则整个系统髓正常运行；否则系统不能运行。随机存储

4、器由电池供电，能在掉电后保持数据。若对硬件电路没有剖析清楚，拔下了随机存储器或取下电池，则随机存储器中的数据消失。在无正确源程序的情况下，根本无法恢复原来的数据。该方法的缺陷在于，只要分析清楚电路，随机存储器中的数据很容易被读取。另外若不小心断电，则会导致系统不能运行，不够稳定。（5）订制IC、FPCA、PLD该方法不易被破解复制，但成本过高，且不易实现。以下将要介绍的基于KEELOQ的硬件加密方法是一种新型的加密方法，具有不易破解复制、可靠、低成本、易于实现等特点，弥补了以上方法的缺陷，又综合了各种优点。二、KEELOQ跳码加密

5、技术分析KEELOQ技术是一种非线性跳码加密技术和解密技术。其原理如图1所示。根据密码学的原理，要保证加密系统的安全性，必须不断地更新密码内容，它包含着密钥、被加密数据、加密算法等。KEELOQ技术完全符合这一特点。它着重于非线性和跳码。二者结合使得每次发进的码均以无规律方式变化，而且不重复，因此满足高性能加密的需求。采用硬件电路产生加密码，使编码和加密变换过程都被封装在芯片里，内部进行密钥与编码算法运算，每次发送不同密码，即使被截获，也不易被破译。设置同步码，阻止了通过截获重发的破解方式。KEELOQ技术的核心思想是：由64位厂

6、商密码、32位产品序列号和32位种子码经过特定的生成算法生成6位的加密密钥。用64位的加密密钥去加密32位的数据CSR(包括4位功能码，12位校验码，16位同步码)得到32位的密文。加密机制为：首先定义一个非线性表，这个非线性表有5位输入，一位输出。它在CSR中间隔均匀地取固定5位，通过非线性产生一个输出码；这一位输出码再与加密密钢中的15位、CSR中的2位进行异或运算后输出第一位输出码CRYP[0]；每输出一位后，加密密钥、CSR分别进行移位，加密密钢作循环移位，CRYP[O]作为CSR移位的输入；重复上述步骤直到输出32位密文

7、。依此方法，即使32位CSR中只有一位发生变化，用KEELOQ加密算法得到的CRYP密文也会有50%以上的数据位(16位)发生变化。解密过程类似。Microchip公司的HCS301是一款较典型的以KEELOQ技术为基础的跳码专用芯片。它是一块8引脚的编码IC芯片，里面集成了KEELOQ加密算法和其他一些功能，带有四个按键接口，实现15位的功能，命令码。内置192bit(12x16bit)EzPROM。用来存放EN_KEY(加密密钥)、SN(序列号)、SYNC(同步码)、SEED(种子码)等。每次发送数据时，同步计数器的值都被更新

8、，所以每次发送的密文都不相同，有效防止了空中截获法和数据重传带来的安全隐患。三、KEELOQ技术用于硬件加密的改进算法为了将KEELOQ技术用于程序加密，需要对KEELOQ加密算法进行一些改进。（1）原加密算法发送的书记中，其有用信息（如序列号、功