Atmel AT88SC118 CryptoCompanion：保障安全通信的利器

在當今數(shù)字化時代，數(shù)據(jù)安全和通信的保密性至關重要。Atmel公司的AT88SC118 CryptoCompanion設備，作為CryptoRF和CryptoMemory產品的理想伴侶，為我們提供了強大的安全保障。今天，我們就來深入了解一下這款設備的特點、工作原理以及應用場景。

文件下載：AT88SC118-SH-CN.pdf

一、產品特點

1. 安全存儲與算法實現(xiàn)

AT88SC118能夠安全地存儲主機的機密信息，并實現(xiàn)主機算法。它采用了SHA - 1標準加密算法，結合64位相互認證協(xié)議（在ELVA許可下），為數(shù)據(jù)安全提供了堅實的基礎。此外，設備還具有永久編碼的序列號和高質量的隨機數(shù)生成器（RNG），進一步增強了安全性。

2. 硬件安全特性

該設備具備多種硬件安全特性，如內存上的金屬屏蔽、非易失性內存中的數(shù)據(jù)加擾、延遲懲罰以防止系統(tǒng)攻擊、復位鎖定以防止非法電源循環(huán)以及電壓和頻率監(jiān)測等，有效抵御各種潛在的安全威脅。

3. 主機端加密功能

AT88SC118支持認證挑戰(zhàn)生成、設備挑戰(zhàn)響應、消息認證碼（MAC）生成、數(shù)據(jù)加密和解密以及安全認證密鑰管理等功能，為主機系統(tǒng)提供了全面的加密支持。

4. 安全存儲與密鑰管理

設備最多可存儲16組64位的多樣化主機密鑰和8組24位的密碼，同時提供高達232字節(jié)的可讀寫用戶數(shù)據(jù)區(qū)域，滿足不同的安全存儲需求。

5. 應用特性

AT88SC118具有低電壓供電（2.7V - 3.6V）、2線串行接口（TWI，5V兼容）、標準8引腳SOIC塑料封裝（符合環(huán)保標準）等特點，具備高可靠性，其耐久性可達100,000個周期，數(shù)據(jù)保留時間為10年，ESD保護能力至少為3000V HBM。

二、工作原理

1. 一般操作

CRF設備包含一些秘密信息，主機系統(tǒng)需要知道或推導這些信息才能與CRF設備建立信任鏈接并進行通信。AT88SC118將這些秘密信息以隱蔽的方式存儲在非易失性內存中，并包含執(zhí)行CRF數(shù)據(jù)手冊中指定的認證、密碼和加密/解密功能所需的所有電路，從而避免了秘密信息的泄露。

2. 加密策略

每個CRF設備都有一個序列號（ID）和認證秘密 (G{i}) 存儲在EEPROM中，ID可以自由讀取，而 (G{i}) 無法讀取且對于所有標簽都是唯一的。AT88SC118將EEPROM中存儲的一組公共秘密 ((F{n})) 與ID和 (K{ID}) 相結合，計算出一個預期與CRF設備中的 (G{i}) 匹配的值 (G)，即 (G = SHA - 1(F{n}, ID, K{ID}))。此外， (K{ID}) 由主機系統(tǒng)以其選擇的方式生成，通常是對CRF ID值進行加密操作的結果，這允許提供不同程度的額外安全場景。

3. 相互認證

AT88SC118包含一個通用的加密質量隨機數(shù)生成器，用于啟動與CRF之間的相互認證過程。如果CRF確認了CryptoCompanion的挑戰(zhàn)，并且CryptoCompanion確認了CRF的響應，那么主機系統(tǒng)就可以繼續(xù)進行CRF操作，從而使主機系統(tǒng)在不直接了解CRF秘密的情況下使用CRF設備。

三、產品優(yōu)勢

1. 保密性強

將用于與CRF進行認證和通信的核心秘密存儲在EEPROM中并在芯片上使用，有效保護了機密信息。

2. 系統(tǒng)實現(xiàn)靈活

支持多個秘密和策略，適用于系統(tǒng)內不同CRF位置，提供多種制造商設置選項。

3. 硬件加密引擎

避免了通過反編譯系統(tǒng)操作代碼來泄露算法，增強了安全性。

4. 全面的硬件安全實現(xiàn)

即使攻擊者擁有實驗室設備，也很難獲取存儲在CryptoCompanion上的秘密信息。

5. 強大的隨機數(shù)生成

避免了所有加密操作中的意外重放，不僅限于與CRF的通信。

6. 易于使用

幾乎不需要編程，無需了解安全算法或協(xié)議，能夠快速推向市場。

四、引腳與封裝

1. 引腳描述

2. 封裝

需要注意的是，引腳3和7內部未連接，應在PC板上接地。

五、電氣特性

1. DC特性

在推薦的工作范圍內（(V{CC}= + 2.7) 至3.6V，(T{AC}=-40^{circ}C) 至85°C），設備的直流特性包括電源電壓、供電電流、待機電流、輸入電壓和電流等參數(shù)。例如，電源電壓范圍為2.7 - 3.6V，供電電流在400kHz時最大為5mA。

2. AC特性

在相同的工作范圍內，交流特性包括時鐘頻率、時鐘占空比、上升時間、下降時間等參數(shù)。例如，時鐘頻率范圍為0 - 400kHz，時鐘占空比為40 - 60%。

六、訂購信息

AT88SC118提供不同的訂購代碼，包括內存鎖定狀態(tài)、封裝、電壓范圍和溫度范圍等信息。例如，AT88SC118 - SH - CM為散裝，內存鎖定狀態(tài)為00（解鎖），采用綠色環(huán)保封裝，適用于2.7V - 3.6V電壓范圍和 - 40°C至85°C的工業(yè)溫度范圍。

七、總結

Atmel AT88SC118 CryptoCompanion設備憑借其強大的安全特性、靈活的系統(tǒng)實現(xiàn)和易于使用的特點，為需要保障數(shù)據(jù)安全和通信保密性的應用場景提供了理想的解決方案。無論是在工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)還是其他領域，AT88SC118都能發(fā)揮重要作用。作為電子工程師，我們在設計安全相關的系統(tǒng)時，不妨考慮這款設備，它將為我們的設計帶來更高的安全性和可靠性。

你在實際應用中是否使用過類似的安全設備？在使用過程中遇到過哪些問題？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。