Maxim推出新一代ChipDNA PUF技术的物联网安全芯片

安全已经成为物联网时代的首要任务，特别是在硬件层面。Maxim希望通过其加密处理器为物联网应用同时带来安全性和低功耗。

随着世界变得更加数字化，网络安全的风险和恐惧也在增加。仅有软件设计的安全性已经不能满足安全性的需求，而是越来越需要在设计硬件时，甚至硅的层面，就开始考虑安全性。

Maxim Integrated（现在正式成为ADI的一部分）一直在努力完成这一目标。该公司日前发布了一款新的低功耗加密控制器，利用物理不可克隆函数（PUF）技术来提高硬件安全性。本文将对PUF技术和Maxim最新加密单元的特点进行分析。

关于PUF

在深入了解Maxim发布的产品之前，我们先来谈谈PUF，这是硬件安全领域最重要的技术之一。

PUFs可以使用挑战-响应对（challenge-response）来验证设备。图片由Sutar el al提供

PUF是一种硬件安全技术，利用固有的器件特性变化，对给定的输入产生不可克隆的、独特的设备响应。PUF的响应是唯一的、随机的和可重复的，它可以帮助加密密钥的生成和 "存储"，使其在硬件或软件层面上极难被破解。

PUF的一个主要好处是，它是一种非易失性技术，但它也不在物理上 "存储 "钥匙。

相反，PUF在需要时以挑战-回应的方式创建密钥，之后密钥几乎瞬间被抹去。正如Maxim Integrated所说。"总是有一把钥匙，但你永远无法看到它。" 使用PUF可以在硬件层面上实现强大和高度安全的加密密钥存储，这就是Maxim将其纳入安全平台ChipDNA PUF的原因。

Maxim的ChipDNA PUF 

Maxim Integrated对PUF技术进行了大量投资，其旗舰产品是ChipDNA PUF。
 
ChipDNA的工作原理是利用CMOS设计中自然发生的随机变化和模拟特性的错配。下图显示了PUF架构的简化框图，示例密钥大小为128比特。 

ChipDNA PUF结构的简化框图。图片由Maxim Integrated提供

上图显示了一个由256个模拟PUF元件组成的16 x 16阵列，它们组合成了128对。由于工艺上的变化，每个元件都会表现出随机的I/V特性，然后Maxim通过对每对元件的电路级比较来生成二进制值。这个过程对所有128对重复进行，从而产生一个独特的128位密钥输出。

最重要的是，作为一个硬件级的安全特征，ChipDNA PUF可以对所有已知的入侵性攻击（即探测）完全免疫，因此可以成为提供硬件级安全的方式。

现在已经了解了PUF和Maxim的ChipDNA PUF的一般概念，让我们最后深入了解一下最新的版本。

MAXQ1065 = 低功耗和安全性 

Maxim最新的安全协处理器MAXQ1065是一款用于物联网的超低功耗加密控制器。

物联网应用中，低功耗是其最重要的方面之一。MAXQ1065实现了这一点，其待机时的功耗<100nA，Maxim称，与同类产品相比，其功耗可降低30倍。

该器件旨在提供若干安全措施，包括信任根、相互认证、数据保密性和完整性以及安全启动等。

MAXQ1065的功能框图。图片由Maxim Integrated提供

在此基础上，MAXQ1065利用ChipDNA PUF技术来防止设备级安全攻击。其他硬件安全措施包括。

一个真正的随机数发生器（TRNG）
一个TLS/DTLS 1.2握手和记录层
一个8 kB的用户数据安全存储器

未来，Maxim希望看到MAXQ1065在物联网设备中的应用，如监督控制和数据采集（SCADA）、医疗设备、建筑和家庭自动化、智能城市和智能计量。随着世界变得更加紧密相连，继续寻找低功耗与高安全的处理器将是至关重要的。