深度剖析DS28C36 DeepCover安全認(rèn)證器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)考量

在當(dāng)今數(shù)字化的時(shí)代，數(shù)據(jù)安全是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽視的關(guān)鍵因素。DS28C36 DeepCover安全認(rèn)證器作為一款具備強(qiáng)大安全功能的器件，為各類應(yīng)用提供了可靠的安全保障。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款器件。

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一、DS28C36概述

DS28C36是一款DeepCover?安全認(rèn)證器，它集成了非對(duì)稱（ECC - P256）和對(duì)稱（SHA - 256）安全功能，提供了一套核心的加密工具。除了硬件實(shí)現(xiàn)的加密引擎提供的安全服務(wù)外，該器件還集成了FIPS/NIST真隨機(jī)數(shù)生成器（RNG）、8Kb的安全EEPROM、一個(gè)遞減計(jì)數(shù)器、兩個(gè)可配置的GPIO引腳以及一個(gè)唯一的64位ROM識(shí)別號(hào)（ROM ID）。

二、關(guān)鍵特性

1. 加密計(jì)算引擎

• ECC - 256計(jì)算引擎：基于NIST定義的P - 256曲線，支持FIPS 186 ECDSA P256簽名和驗(yàn)證，通過(guò)ECDH密鑰交換實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證，可防止中間人攻擊，還能對(duì)可配置內(nèi)存進(jìn)行ECDSA認(rèn)證的讀寫(xiě)操作。
• FIPS 180 SHA - 256計(jì)算引擎：支持HMAC功能，并且可以通過(guò)ECDH建立的密鑰對(duì)可配置內(nèi)存進(jìn)行SHA - 256 OTP（一次性密碼本）加密的讀寫(xiě)操作。

2. GPIO引腳

兩個(gè)GPIO引腳可在命令控制下獨(dú)立操作，支持認(rèn)證和非認(rèn)證操作，包括基于ECDSA的加密健壯模式，可用于主機(jī)處理器的安全啟動(dòng)。引腳具有開(kāi)漏輸出，4mA/0.4V的驅(qū)動(dòng)能力，還可選擇SHA - 256或ECDSA認(rèn)證的開(kāi)關(guān)控制和狀態(tài)讀取，甚至可通過(guò)多塊哈希后的ECDSA證書(shū)進(jìn)行安全啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)設(shè)置。

3. 隨機(jī)數(shù)生成器

RNG具有符合NIST SP 800 - 90B的熵源，并且具備讀取功能，為加密操作提供了可靠的隨機(jī)數(shù)來(lái)源。

4. 其他特性

• 可選擇芯片生成的Pr/Pu密鑰對(duì)用于ECC操作。
• 17位一次性可設(shè)置的非易失性遞減計(jì)數(shù)器，支持認(rèn)證讀取。
• 8Kbits的EEPROM用于存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)、密鑰和證書(shū)。
• 擁有唯一且不可更改的工廠編程64位識(shí)別號(hào)（ROM ID），還可作為加密和密鑰操作的可選輸入數(shù)據(jù)組件。
• 支持最高1MHz的I2C通信。
• 工作電壓范圍為2.2V至3.63V，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，采用6引腳TDFN封裝。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

1. IoT節(jié)點(diǎn)加密保護(hù)

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)安全至關(guān)重要。DS28C36可以為IoT節(jié)點(diǎn)提供加密保護(hù)，防止數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中被竊取或篡改。

2. 附件和外設(shè)安全認(rèn)證

確保附件和外設(shè)與主機(jī)之間的通信是安全的，防止非法設(shè)備接入系統(tǒng)。

3. 主機(jī)控制器的加密密鑰安全存儲(chǔ)

為主機(jī)控制器提供安全的密鑰存儲(chǔ)環(huán)境，保護(hù)密鑰不被泄露。

4. 固件和系統(tǒng)參數(shù)的安全啟動(dòng)或下載

通過(guò)加密認(rèn)證機(jī)制，確保固件和系統(tǒng)參數(shù)在啟動(dòng)或下載過(guò)程中的完整性和安全性。

四、電氣特性

1. 電壓和電流參數(shù)

• 供電電壓：DS28C36為2.97 - 3.63V，DS28C36B為2.2V。
• 有源供電電流ICC典型值為300μA，待機(jī)供電電流ICCS為250μA，計(jì)算電流ICMP為7.5mA。

2. GPIO參數(shù)

• 輸出低電平PIOVOL為0.4V，輸入低電平PIOVIL為 - 0.3V至VCC x 0.3V，輸入高電平PIOVIH為VCC x 0.7V至VCC + 0.3V，泄漏電流IL在DS28C36中為 - 10至 + 10μA，DS28C36B中為 - 1至 + 1μA。

3. 加密引擎時(shí)間參數(shù)

• ECC引擎：生成ECDSA簽名時(shí)間tGES為50ms，生成ECC密鑰對(duì)tGKP為100ms，驗(yàn)證ECDSA簽名或計(jì)算ECDH時(shí)間tVES為150ms。
• SHA - 256引擎：計(jì)算時(shí)間（HMAC或RNG）tCMP為3ms。

4. EEPROM參數(shù)

• 寫(xiě)/擦除耐久性NCY為100K次，讀取內(nèi)存時(shí)間tRM為1ms，寫(xiě)入內(nèi)存時(shí)間tWM為15ms，數(shù)據(jù)保留時(shí)間tDR在 + 85°C時(shí)為10年。

5. I2C引腳參數(shù)

• 低電平輸入電壓VIL為 - 0.3V至0.3 × VCC，高電平輸入電壓VIH為0.7 × VCC至VCC + 0.3V，施密特觸發(fā)器輸入遲滯VHYS為0.05 × VCC。
• 4mA灌電流時(shí)的低電平輸出電壓VOL為0.4V，輸出下降時(shí)間tOF為30ns，輸入濾波器抑制的尖峰脈沖寬度tSP為50ns，輸入電流II在DS28C36中為 - 10至 + 10μA，DS28C36B中為 - 1至 + 1μA，輸入電容CI為10pF。
• SCL時(shí)鐘頻率fSCL在DS28C36和DS28C36B中分別為0 - 0.4MHz和0 - 1MHz，還有一系列的I2C時(shí)序參數(shù)，如重復(fù)START條件的保持時(shí)間tHD:STA、SCL時(shí)鐘的低電平周期tLOW等。

五、設(shè)計(jì)考量

1. 絕對(duì)最大額定值

使用時(shí)要注意器件的絕對(duì)最大額定值，如任何引腳相對(duì)于GND的電壓范圍為 - 0.5V至4.0V，任何引腳的最大電流為20mA等。超過(guò)這些額定值可能會(huì)對(duì)器件造成永久性損壞。

2. 熱阻考慮

器件的熱阻會(huì)影響其散熱性能，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境考慮散熱問(wèn)題。例如，在單面板和四層板上，器件的熱阻有所不同，四層板的熱阻相對(duì)較低，更有利于散熱。

3. 引腳配置和連接

正確的引腳配置和連接是保證器件正常工作的關(guān)鍵。SCL和SDA引腳需要通過(guò)上拉電阻連接到VCC，GND引腳要可靠接地，VCC引腳提供合適的供電電壓，PIOA和PIOB引腳可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置。

4. 時(shí)序要求

I2C通信有嚴(yán)格的時(shí)序要求，如SCL時(shí)鐘的高低電平周期、數(shù)據(jù)的建立和保持時(shí)間等。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要確保滿足這些時(shí)序要求，以保證通信的穩(wěn)定性和可靠性。

DS28C36 DeepCover安全認(rèn)證器憑借其強(qiáng)大的安全功能和豐富的特性，為電子系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理選擇和使用該器件，同時(shí)要充分考慮其電氣特性和設(shè)計(jì)考量，以確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。大家在使用DS28C36的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。