2024年4月16日发(作者：)

AN12324

LPC55Sxx将PUF

和

Hash Crypt用于AES编码

版本 0 — 2019 年 2 月

应用笔记

1介绍

本应用笔记介绍了如何使用根密钥安全地生成、存储和恢复用户密钥。根密钥

用作密钥加密密钥（KEK），以保护其他的用户密钥。根密钥是由物理不可克

隆功能（PUF）外设生成的。PUF技术会生成设备唯一的256位KEK，这是

设备的数字指纹。然后可以将加密的密钥（密钥代码）存储在MCU中。本文

档讨论了密钥代码存储在受保护的闪存区域（PFR）的闪存中以及通过ISP和

IAP命令向系统设置密钥的问题，还介绍了通信工具（blhost和elftosb）。

目录

介绍.................................................1

物理上不可克隆功能（PUF）..........1

PUF功能......................................1

PUF密钥的唯一性原理................1

PUF用法......................................2

PUF注册（Enroll）.....................2

PUF启动（Start）.......................3

PUF 设置密钥（SetKey）............4

PUF 生成密钥（GenerateKey）

.....................................................5

2.8PUF 获得密钥（GetKey）...........6

2.9PUF 归零（Zeroize）..................7

2.7

2.7

3密钥管理..........................................7

3.1受保护的闪存区域（PFR）中的密

钥存储..........................................7

3.2ISP KeyProvision命令.................9

3.3通过blhost PC应用程序配置密钥存

储区..............................................9

3.4通过blhost-elftosb-gui工具进行密

钥配置........................................10

3.5密钥管理IAP命令......................12

4PUF测试软件的使用.....................13

4.1设置PUF示例代码....................13

4.2应用............................................14

4.3注册15

4.4启动并将AC加载到PUF的命令

...................................................16

4.5生成密钥代码命令......................17

4.6Getkey命令...............................19

4.7使用密钥加密数据块...................21

4.8杂项菜单.....................................23

1

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2物理上不可克隆功能（PUF）

2.1PUF功能

•PUF外设生成一个256位密钥。 密钥是一种数字指纹，它是设备唯一

的，不可克隆的，并用作密钥加密密钥（KEK）。

•PUF可以生成64位至4096位密钥。

•PUF将64位至4096位的密钥加密为密钥代码（Key Code）。

•PUF将密钥代码解密回密钥。

•可以通过内部硬件总线将密钥发送到哈希加密引擎（或PRINCE）。

•CPU可以通过寄存器和AHB总线读取密钥。

•PUF提供了其他防止黑客入侵的功能，例如阻止功能（注册、代码输

出、密钥锁）或增强的测信道攻击（掩码（keymask））。

2.2PUF密钥的唯一性原理

PUF生成的KEK的唯一性基于制造芯片时（长度、宽度、厚度）晶体管自然

发生的变化。每次SRAM模块上电时，单元将变为1或0。启动值创建一个随

机且可重复的模式，这对于每个芯片都是唯一的。它称为SRAM启动数据

（SD）。

SRAM SD与激活码（AC）一起被转换为数字指纹，用于构建安全子系统基础的密钥。数字指纹用作根密钥（或KEK）。

NXP Semiconductors

| 物理上不可克隆功能（PUF） |

图 1.基于SRAM单元阵列的PUF原理

PUF模块嵌入了纠错功能，因此密钥重建失败的可能性小于10

-9

（在最坏的情况下）。

2.3PUF用法

任何系统的安全性都取决于密钥的存储安全性。 如果将密钥放在无法访问的闪存中，黑客可能会将芯片开盖并读取内存。 保险

丝（Fuse）也是如此，开盖后即可读取。

加密密钥时，必须将密钥存储在某处。如果黑客读出了整个闪存，则他们可以克隆您的设备，因为存储的密钥在整个生产过程中

都是相同的。如果黑客成功破解了您的密钥，则该密钥对所有设备均有效。而使用PUF可以解决这些问题。每个MCU都有自己

独特的数字指纹，该数字指纹没有存储在芯片上，并且在设备未通电时也无法读取。以下各节说明如何使用PUF生成、存储和恢

复密钥。

PUF控制器功能包括以下命令：归零（Zeroize），注册（Enroll），启动（Start），设置密钥（ SetKey），生成密钥

（GenerateKey）和获得密钥（GetKey）。 这些命令用于控制PUF密钥管理。

2.4PUF注册（Enroll）

开始使用PUF前，您需要进行注册。在注册期间，将SRAM启动数据导出为数字指纹，并生成相应的激活码（Activation

Code）。激活码通过CODEOUTPUT寄存器读出。

LPC55Sxx 将 PUF 和 Hash Crypt 用于 AES 编码, 版本0, 2019 年 2 月

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