请教：怎样对fpga设计进行加密？

只看该作者 · 2011-2-17 08:23

目前的克隆手段日益发达，辛辛苦苦设计出来的电路很快就被拷贝了，pcb现在一条龙服务，芯片解密的广告满天飞。特别是fpga的设计，开发过程难度大，周期长，费用高，但只要把外面配置芯片的内容一读，你的知识产权顿时化为乌有。altera和xilinx目前的器件，如果是cpld型，保密性能好，但容量太小。sram型的fpga，外面的配置芯片很容易被拷贝，有没有简单可行的方法，用在fpga上，让**芯片的难度加大？

只看该作者 · 2011-2-18 14:00

对于这个问题，解释是这样的：

1. CPLD就不说了，虽然你可以选加密，其实用途不大，别人依然可以通过开核，通过显微镜来绕过；你要知道，现在中国也就这些技术比较牛

2. 高端的FPGA可以选择AES加密，这个加密是把一个密钥写到FPGA内部，通过电池或者Flash来保存，加载的时候再实时解密。这个安全性是很高的，不用怀疑。但是只有高端芯片带这个。另外，也建议尽量使用电池来保存密码，虽然Flash/反熔丝要更方便，但是别人解开也方便。。。。

3. 有一个误解是Spartan-3AN的内部Flash可以读保护，其实是不行的，Spartan-3AN的那个Flash和放在外面的Flash没有什么本质的不同，你也可以通过写一个简单的工程把Flash的内容读出来。
Spartan-3AN的加密方式是使用内部的DNA，也就是一个序列号。这个其实很简单，你用一个工程读取DNA，然后通过你特殊的加密算法，生成一个KEY，写到Flash里面的某个位置。
每次工作的时候，都去读一下FLash里面的KEY，看看对不对，不对就拉低Reset。
这个几乎是不可能被**的，因为你根本找不到加密的位置。

1万 · 2011-2-17 09:11

http://www.xilinx.com/products/d ... urity/devicedna.htm

没用过，不知效果如何。

只看该作者 · 2011-2-17 10:48

除此之外，也可以用Spartan3AN，配置芯片也在内部

Virtex和大的Spartan6 的bit文件可以进行AES加密

另外，也可以用Partial Reconfiguration的方法，先在FPGA内加载一个基本框架，再通过自己的解密技术把剩下的逻辑配置进去。

1万 · 2011-2-17 12:55

PR那个，据我了解，不同的功能还是烧在flash里的啊。

只看该作者 · 2011-2-17 22:16

也想知道呢。

只看该作者 · 2011-2-17 23:03

了解一下。

只看该作者 · 2011-2-18 08:19

内嵌flash的spartan3AN倒是不错的选择，但xilinx在这个型号上为用户考虑得很少，xc3s50AN容量太小，换个大容量的，却都是BGA封装。
AES加密不是很了解，我开始以为每个器件有一个独一无二的ID，只要针对ID生成一个独一无二的程序，即使把flash的程序解密
也无用，但目前我还没发现这种方式，同时这种方式在大批量生产也会有问题，但如果量小，这种方式却最简单和高效。
altera推荐了一个外加dallas的芯片进行程序保护，或者外加一个CPLD进行保护，也有点复杂。
欢迎推荐更好的方案

只看该作者 · 2011-2-18 14:17

楼上的这个方法好正点!!!!顶

只看该作者 · 2011-2-18 14:28

如果已经不考虑BGA的Spartan，估计LZ不会考虑AES的Virtex了。还是写在这里让大家参考一下。

AES是用加密算法将bit文件加密，然后另外产生一个private key。这个Private key可以通过efuse方法编写到FPGA里，也可以通过电池供电让FPGA保持记录这个Key。加密的bit文件+key才可以正常配置FPGA。
因为Private key不可能被读回或者被别人取得，所以这样就能保护你的文件。

楼上的方法虽然已经很难被**，但是由于Spartan3AN的Dual Die结构，要**还是可以的，只是成本变高了。我们通常人为**成本>自己做一个新的design的成本，那么加密就算是可以用的了。

1万 · 2011-2-18 14:30

:'(朋友，你是否用过反熔丝的！

只看该作者 · 2011-2-18 17:14

呃，对于这个问题，我其实看过剖开芯片拍摄的照片。
相信我，反熔丝写过和没写过，一眼就能看出来。
而且，因为制造工艺的原因，你很容易把反熔丝的区域和一般的晶体管区别开。。。。

1万 · 2011-2-18 23:59

也可以用FLASH在FPGA内的芯片,比如LATTICE 的XP,XP2系列芯片.

只看该作者 · 2011-2-19 10:05

Spartan-3AN的加密方式是使用内部的DNA，也就是一个序列号。这个其实很简单，你用一个工程读取DNA，然后通过你特殊的加密算法，生成一个KEY，写到Flash里面的某个位置。
每次工作的时候，都去读一下FLash里面的KEY，看看对不对，不对就拉低Reset。
这个几乎是不可能被**的，因为你根本找不到加密的位置。
dan_xb 发表于 2011-2-18 14:00

这个“特殊的加密算法”，是否会占用较大的空间呢？
如果太简单，多个样本flash比对后就能找到key
如果复杂，可能FPGA的资源就不够了

只看该作者 · 2011-2-19 10:07

几年前，我用加密存储器做过双向认证保护FPGA，其实方法与xilinx的介绍方法差不多。资源占用不太多，成本也不高。
nl1031 发表于 2011-2-18 09:56

这个可能更实用

只看该作者 · 2011-2-19 22:53

解密可是一个大行业啊.

只看该作者 · 2011-2-20 20:28

太谢谢各位大侠了。让我学到不少东西。

只看该作者 · 2011-2-21 18:17

让我学了很多东西

只看该作者 · 2011-2-21 19:30

An FPGA Design Security Solution Using a Secure Memory Device
http://altera.info/literature/wp/wp-01033.pdf

FPGA IFF Copy Protection Using Dallas Semiconductor/Maxim DS2432 Secure EEPROMs
http://www.xilinx.com/support/do ... n_notes/xapp780.pdf

How Secure Are FPGAs in Cryptographic Applications
http://www.crypto.rub.de/imperia ... pgasincryptoapp.pdf
http://eprint.iacr.org/2003/119.pdf

FPGA Design Security Issues: Using Lattice FPGAs to Achieve High Design Security
http://www.latticesemi.com/documents/doc18329x45.pdf

Protect Your FPGA Against Piracy: Cost-Effective Authentication Scheme Protects IP in SRAM-Based FPGA Designs
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4594
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN4594.pdf
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN3826.pdf

Protecting FPGAs from Power Analysis
http://www.cryptography.com/public/pdf/FPGASecurity.pdf

Volatile FPGA design security a survey
http://www.cl.cam.ac.uk/~sd410/papers/fpga_security.pdf

A Whitepaper on SRAM FPGA security
http://www.fpga.com.cn/advance/skill/SRAM_Security_whitepaper.pdf

1-Wire is a registered trademark of Maxim Integrated Products, Inc.
Actel is a registered trademark of Actel Corporation.
Altera is a registered trademark and registered service mark of Altera Corporation.
Cyclone is a registered trademark of Altera Corporation.
Lattice Semiconductor Corporation is a registered trademark of Lattice Semiconductor Corporation.
QuickLogic is a registered trademark of QuickLogic Corporation.
Spartan is a registered trademark of Xilinx, Inc.
Xilinx is a registered trademark and registered service mark of Xilinx, Inc.

只看该作者 · 2011-2-21 22:29

很好

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