加密的優(yōu)點(diǎn)

xilinx的V6和7全系列FPGA支持AES256加密，加密的好處：

1，可以防止別人回讀或者對(duì)你的程序進(jìn)行逆向；

2，防止更改燒寫(xiě)的bit文件。

如果僅僅是防止回讀，可以簡(jiǎn)單設(shè)置BITSTREAM.READBACK.SECURITY，其中LEVEL1是禁止回讀，LEVEL2禁止回讀和重新燒寫(xiě)FPGA。

但如果對(duì)手的逆向能力很強(qiáng)，比如說(shuō)在FPGA上電加載bit的時(shí)候用邏輯分析儀把用bit文件“讀”出來(lái)，這個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)置肯定就不行了。這時(shí)候可以使用AES256加密。

AES算法簡(jiǎn)介：

AES即高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，是一種區(qū)塊加密，當(dāng)然也是對(duì)稱(chēng)加密。區(qū)塊固定為128bit，秘鑰為128，192或256bit。AES有5種加密模式，xliinx采用的是CBC模式。有一個(gè)128bit初始向量IV（startCBC），先利用初始向量IV與第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行異或后再進(jìn)行加密運(yùn)算生成C1。將C1作為初始向量與第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行異或后再進(jìn)行加密運(yùn)算生成C2。以此類(lèi)推，當(dāng)最后一組數(shù)據(jù)加密完畢后，將加密結(jié)果拼接為最終結(jié)果，C = C1C2C3……Cn。

所以采用CBC模式的256AES需要兩個(gè)東西，128bit-startCBC和256bit-AES key。

到這里還沒(méi)完，完成了bit加密還沒(méi)有認(rèn)證，萬(wàn)一別人把燒進(jìn)去bit文件篡改了怎么辦？（重新燒了新的bit文件）。所以xilinx又提供了HMAC的認(rèn)證，這個(gè)就跟校驗(yàn)差不多了，檢查消息的完整性。

所以還需要提供256bit-HMAC，加上128bit-startCBC和256bit-AES key，一共是三個(gè)。這三個(gè)key可以自己生成，也可以指定空的 .nky文件，由軟件隨機(jī)生成好。

加密的AES key可以存到FPGA內(nèi)部易失性的BBR或只能燒寫(xiě)一次（OTP）的eFUSE中。

BBR需要電池供電，可以多次編程。eFUSE不需要電池，但只能燒寫(xiě)一次。這里使用eFUSE

eFUSE寄存器

首先來(lái)看一下eFUSE寄存器：

一共有四個(gè)寄存器，分別是存放AES秘鑰，用戶(hù)信息，設(shè)備DNA和eFUSE控制。下面特別關(guān)注一下eFUSE控制寄存器：

一共有6個(gè)bit有用，各種設(shè)置的優(yōu)缺點(diǎn)表里有詳細(xì)說(shuō)明，使用參考設(shè)置101100就行了。

其中bit0很重要，萬(wàn)一置位了，AES的key又搞丟了，F(xiàn)PGA就變磚頭了。

具體的操作步驟如下：

1生成key和加密bit

下面三個(gè)key可以自己生成填進(jìn)去，也可以由軟件隨機(jī)生成。

要打開(kāi)edit device properties,先要打開(kāi)sythesized design 或者implement design，然后在generate bitstream右鍵設(shè)置

2下載eFUSE

3燒寫(xiě)FPGA程序

program

4驗(yàn)證

很簡(jiǎn)單，讀出mcs然后燒到另一個(gè)FPGA里面去，可以看到不能工作。當(dāng)然，也可以在前面eFUSE設(shè)置時(shí)選擇只能加載AES加密的bit文件，這樣換一個(gè)不加密的bit下進(jìn)去也能驗(yàn)證。

審核編輯 ：李倩