嵌入式防抄版加密芯片DM2016及其应用

洪家平，高美珍

(1.湖北师范学院 计算机科学与技术学院，湖北 黄石 435002;2.湖北师范学院 物理与电子科学学院，湖北 黄石 435002)

0 概述

据统计，全球每三款嵌入式应用系统中就有一款应用软件被非法拷贝或盗版，而面对种类众多的解密公司，单纯的软件保护已无济于事， 且其保护力度也远远不能经受市场的考验，如果用特定的硬件来保护这些嵌入式系统应用软件，或使用软硬件相结合的保护技术，这样就有可能有效地加大对盗版和破解的难度。针对这种MCU加密易被破解的局面，防抄版嵌入式加密芯片DM2016能有效地解决上述问题。

1 DM2016结构与特点

DM2016的内部结构如图1所示，在结构上内嵌了1024bits的E2PROM，采用明文随机数产生方式、密钥OTP写入、数据线自动熔断不可读等多种保护措施。嵌入式加密芯片DM2016广泛应用于GPS、DVD、DVR、DVB以及大部分嵌入式应用系统中。

DM2016还有如下特性，如表1所示:

表1 DM2016的特性

2 DM2016的加密和解密原理

DM2016是一款基于嵌入式系统的专业防抄版加密与解密芯片，如图2所示，是CPU与DM2016在进行加、解密时数据传递关系原理图。DM2016通过I2C总线与主控器芯片CPU相连，通过在主程序中嵌入加密程序，当加密程序被调用运行时，即从RAM里面随机调用一组数据作为明文，与程序里面的密钥混合后产生一组暗文，暗文再通过I2C总线传送到加密芯片，按反算法与加密芯片中密钥产生明文，再与RAM中的明文进行比较，两者一致则资格认证通过，程序继续运行， 如果两者不一致则程序中断退出，从而保护用户程序。如图3是DM2016加密与解密系统流程图。

图1 DM2016的内部结构图 图2 CPU与DM2016加、解密数据传递关系原理图

图3 DM2016加密与解密流程图

3 DM2016在嵌入式系统加密领域中的应用

3.1 DM2016与处理器的硬件连接

如图4所示，是DM2016加密芯片在嵌入式系统加密领域中的应用结构原理示意图。从图中可以看出，DM2016是通过I2C总线与微处理器(Processor)相连的。DM2016与微处理器之间的数据传输与通信完全遵守I2C总线的通信协议。

3.2 微处理器对DM2016的读写操作

微处理器对DM2016的读写操作分两种情况：

首先看微处理器对DM2016的E2PROM执行写操作，只能使用I2C总线的单字节写，不能使用I2C总线的多字节写方式，E2PROM写一个字节大约需要5ms的时间。但处理器对DM2016的E2PROM执行读操作时，则既可以使用I2C总线的多字节读，也可以使用I2C总线的单字节读方式。

另外，微处理器往DM2016中写密文时，要使用I2C总线的多字节写方式，一次写8个字节，立即读明文。处理器从DM2016中读明文时要使用I2C总线的多字节读方式，也是一次读8个字节。

3.3 部分应用软件代码

下面是一个实际数据输入的例子：

{

......

unsigned char srcData[8]; //存放原始数据(随机数)

unsigned char decData[8]; //存放需加密的运算数据(随机数)或运算结果(密文)

......

//在具体的开发平台上产生一组随机数共64位，假设数据为0x01、0x23、0x45、0x67、0x89、0xab、0xcd、0xef

SrcData [0]=0x01;

SrcData [1]=0x23;

SrcData [2]=0x45;

SrcData [3]=0x67;

SrcData [4]=0x89;

SrcData [5]=0xab;

SrcData [6]=0xcd;

SrcData [7]=0xef;

DecData [0]=0x01;

DecData [1]=0x23;

DecData [2]=0x45;

DecData [3]=0x67;

DecData [4]=0x89;

DecData [5]=0xab;

DecData [6]=0xcd;

DecData [7]=0xef;

.....

//用户自定一个128位的Key1，该值与芯片中烧入的值一样，这里假设定义的值如下：

unsigned char Key [16]=

{ 0x01，0x23，0x45，0x67，0x89，0xab，0xcd0xef，

0xfe，0xdc，0xba，0x98，0x76，0x54，0x32，0x10};

unsigned char result=EDesEn_Crypt (decData， Key);

If (result! =0)

{

//进行出错处理

}

//此时在decData数组中存放着密文，值为0xf7、0x73、0x72、0xb7、0xba、0xdf、0x2f、0x81

//将产生的decData数组中存放着的这8个字节密文通过I2C 总线送给DM2016芯片进行解密。

图4 DM2016与嵌入式芯片连接原理图

4 结束语

本文介绍了嵌入式防抄版加密解密系统加密芯片DM2016的结构、特点，同时给出了DM2016在嵌入式系统中的加密方法及应用。随着嵌入式系统越来越广泛的应用，嵌入式系统的安全保密问题也越来越受到广泛的重视。而嵌入式防抄版芯片DM2016为防止嵌入式系统开发成果被仿制或剽窃提供了更为强有力的保障。

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