本事例程序提供了兩部分的代碼：
???? 1.?SMEC98SP加密芯片的代碼；
???? 2.?外部MCU的代碼。

? 事例提供了MCU借助于加密芯片來保護(hù)方案不被外界破解的典型例子。開發(fā)者可以根據(jù)自己的需求，定義出適合自己的加密方案。

1.?獲取SMEC98SP的UID號(hào)
事例程序提供了通過I2C通訊獲取SMEC98SP加密芯片的12字節(jié)硬件ID號(hào)的方法。
利用此ID號(hào)，可以拓展一些應(yīng)用，如：一卡一密等，即每個(gè)芯片可以設(shè)計(jì)成不一樣的密鑰，而只需一套主密鑰。
一卡一密的設(shè)計(jì)，可借用金融PBOC卡的密鑰分散概念來設(shè)計(jì)，即：利用主密鑰，對芯片ID做3DES運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果作為該卡的密鑰。
示意圖：
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2.?產(chǎn)生MCU及加密芯片的隨機(jī)數(shù)
SMEC98SP加密芯片具有硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，本例程提供了獲取SMEC98SP隨機(jī)數(shù)的方法。
一般的單片機(jī)很少有硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，所以我們針對不同類型的MCU設(shè)計(jì)了不同的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方式：
?具有A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換的MCU隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生：
利用ADC懸空引腳（通過讀取懸空模擬針腳值）產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)種子，再將該隨機(jī)數(shù)種子，與MCU的UID和加密芯片的UID作運(yùn)算（異或運(yùn)算）, 使得即使相同情況下，使用不同的MCU或加密芯片，其隨機(jī)數(shù)種子也不相同。

??3.?驗(yàn)證PIN
PIN碼原理：MCU和加密芯片分別存放著相同的PIN碼，MCU運(yùn)行時(shí)，可以通過I2C發(fā)送PIN碼給加密芯片進(jìn)行驗(yàn)證，如果PIN碼相同，且返回結(jié)果與預(yù)期一致，則認(rèn)為加密芯片合法，否則認(rèn)為加密芯片非法，而停止工作。
您可以利用SMEC98SP的UID，將PIN碼驗(yàn)證優(yōu)化一下，如：可以將每個(gè)加密芯片的PIN碼設(shè)計(jì)成跟UID相關(guān)，MCU先獲取SMEC98SP的UID，然后計(jì)算出對應(yīng)的PIN碼值，再進(jìn)行驗(yàn)證，再判斷與預(yù)期是否一致。
優(yōu)點(diǎn)：PIN碼驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)簡單，不需要添加額外的算法代碼。
缺點(diǎn)：PIN碼會(huì)在I2C線路上傳輸，容易被攻擊者監(jiān)聽并破解。也可被攻擊者跳過“真值點(diǎn)”攻擊。
安全程度：★★
示意圖：

?? 4.?內(nèi)部認(rèn)證
內(nèi)部認(rèn)證原理：MCU向SMEC98SP發(fā)送8字節(jié)隨機(jī)數(shù), SMEC98SP用內(nèi)部認(rèn)證密鑰將隨機(jī)數(shù)進(jìn)行3DES加密后回送給MCU, 由MCU判斷回送數(shù)據(jù)的合法性。
優(yōu)點(diǎn)：密鑰不會(huì)在線路上傳輸，不怕攻擊者監(jiān)聽I2C通訊數(shù)據(jù)。
缺點(diǎn)：密鑰值會(huì)存放在MCU中，如果攻擊者將MCU解密，并仿真調(diào)試，有可能找出該密鑰。也可被攻擊者跳過“真值點(diǎn)”攻擊。
安全程度：★★★★
示意圖：
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5.?外部認(rèn)證
外部認(rèn)證原理：MCU先獲取SMEC98SP的8字節(jié)隨機(jī)數(shù), 然后MCU用外部認(rèn)證密鑰對隨機(jī)數(shù)做3DES加密，再將密文送給SMEC98SP，然后由SMEC98SP判斷該密文的合法性。
優(yōu)點(diǎn)：密鑰不會(huì)在線路上傳輸，不怕攻擊者監(jiān)聽I2C通訊數(shù)據(jù)。
缺點(diǎn)：密鑰值會(huì)存放在MCU中，如果攻擊者將MCU解密，并仿真調(diào)試，有可能找出該密鑰。也可被攻擊者跳過“真值點(diǎn)”攻擊。
安全程度：★★★★
示意圖：

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6.?SHA1哈希算法認(rèn)證
SHA1哈希算法認(rèn)證原理：SHA1為一種摘要算法，就是把任意長度的輸入，通過散列算法，變換成固定長度（32字節(jié)）的輸出，該輸出就是摘要值。
哈希算法具有單向性，即通過一組輸入數(shù)據(jù)，可以得到一組固定長度的輸出（摘要），但通過輸出，是不可以還原輸入值。
SHA1利用這種特性，可以將輸入數(shù)據(jù)前面的一部分作為密鑰值，分別存放于MCU及加密芯片中。MCU在做SHA1算法認(rèn)證時(shí)，只需將部分?jǐn)?shù)據(jù)傳給加密芯片，由SMEC98SP內(nèi)部再將“密鑰值”+ “輸入數(shù)據(jù)”一起做SHA1運(yùn)算，并回送“摘要值”，MCU再判斷跟預(yù)期的值是否一致，實(shí)現(xiàn)SHA1算法認(rèn)證。
優(yōu)點(diǎn)：密鑰不會(huì)在線路上傳輸，不怕攻擊者監(jiān)聽I2C通訊數(shù)據(jù)。密鑰長度及每次輸入數(shù)據(jù)長度可以變化
缺點(diǎn)：密鑰值會(huì)存放在MCU中，如果攻擊者將MCU解密，并仿真調(diào)試，有可能找出該密鑰。也可被攻擊者跳過“真值點(diǎn)”攻擊。
安全程度：★★★★
示意圖：

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7.?關(guān)鍵算法放在加密芯片內(nèi)
將 MCU 中的一部分關(guān)鍵代碼，放入加密芯片中運(yùn)行，當(dāng)需要用到SMEC98SP中的算法時(shí)，由MCU 向SMEC98SP 發(fā)送指令，SMEC98SP 根據(jù)指令，在內(nèi)部運(yùn)行，返回結(jié)果給MCU。數(shù)據(jù)在I2C線路上傳輸,可以使用過程密鑰加密的方式傳輸。
我們例程中寫了一個(gè)算圓周長的簡單示例，具體實(shí)現(xiàn)如下：
1． 加密芯片中存儲(chǔ)算圓周長關(guān)鍵算法(周長C = 2 *π* R)
2． 由 MCU 發(fā)送算圓周長指令：72 00 00 01 03 （R = 03）
3． 加密芯片根據(jù) R 值，利用周長公式，算出周長0x12，返回給MCU。
優(yōu)點(diǎn)：關(guān)鍵算法在加密芯片中，即使MCU 被破解，并被理解反匯編代碼，也無濟(jì)于事。
缺點(diǎn)：暫無
安全程度：★★★★★
示意圖：

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8.?構(gòu)造算法
針對很多控制類需求，沒有"關(guān)鍵算法"可以存放在加密芯片中，例程中構(gòu)造了一個(gè)算法：取PA端口數(shù)據(jù)2字節(jié)，用過程密鑰加密后，送給SMEC98SP，再由SMEC98SP解密后取反，再由過程密鑰加密回送給MCU。這樣就“構(gòu)造”出一個(gè)算法。
如PA = 0x0000， 用過程密鑰加密送給SMEC98SP， SMEC98SP解密后得到0x0000， 取反后為0xFFFF， 再用過程密鑰加密給MCU，主控MCU解密后得到0xFFFF。這樣， 判斷IO口數(shù)據(jù)方式，只要跟之前相反就可以. 比如說PA0 高電平才做的動(dòng)作， 調(diào)用了這個(gè)函數(shù)后，則判斷PA0為低電平去做。
由于每次上電，過程密鑰是臨時(shí)產(chǎn)生的， 并且是變化的，這樣即使PA口數(shù)據(jù)相同，在線路上通訊的數(shù)據(jù)也是不同的，而MCU程序又是基于"運(yùn)算結(jié)果"而工作的，從而增加了破解難度，可以防止"真值點(diǎn)"攻擊。
優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)被過程密鑰加密傳出，即使相同數(shù)據(jù)，每次在線路上傳輸?shù)膬?nèi)容也不一樣。
缺點(diǎn)：畢竟是“構(gòu)造”出來的算法，算法復(fù)雜度不高。攻擊者拿到MCU的匯編代碼后，仿真調(diào)試，還是有可能將構(gòu)造算法逆推。
安全程度：★★★★☆
示意圖：
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9.?密文讀數(shù)據(jù)
SMEC98SP內(nèi)部有24K字節(jié)程序區(qū)及8K字節(jié)數(shù)據(jù)區(qū)域。其中8K字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)域可以設(shè)計(jì)成自由度寫，也可以設(shè)計(jì)成需要一定權(quán)限（如驗(yàn)證PIN，內(nèi)部認(rèn)證等）才能讀寫，還可以設(shè)計(jì)成密文方式讀寫。
樣例中，設(shè)計(jì)了利用過程密鑰密文讀取數(shù)據(jù)方法。由于過程密鑰每次是變化的，這樣即使是相同的數(shù)據(jù)，每次讀出來，在線路上傳輸?shù)膬?nèi)容也是不一樣的。
優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)被過程密鑰加密傳出，即使相同數(shù)據(jù)，每次在線路上傳輸?shù)膬?nèi)容也不一樣。
缺點(diǎn)：密鑰值會(huì)存放在MCU中，如果攻擊者將MCU解密，并仿真調(diào)試，有可能找出該密鑰。
安全程度：★★★★
示意圖：
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10.?讀數(shù)據(jù)
事例程序提供了明文讀取SMEC98SP中8K數(shù)據(jù)區(qū)域的方法，樣例中數(shù)據(jù)的起始地址是以字節(jié)為單位。開發(fā)者可以根據(jù)自己的情況，決定是否允許讀取數(shù)據(jù)或者讀取數(shù)據(jù)的相關(guān)權(quán)限。

?11.?寫數(shù)據(jù)
事例程序提供了明文寫SMEC98SP數(shù)據(jù)區(qū)域的方法，樣例中數(shù)據(jù)的起始地址是以字節(jié)為單位。開發(fā)者可以根據(jù)自己的情況，決定是否允許寫入數(shù)據(jù)或者寫入數(shù)據(jù)的相關(guān)權(quán)限。

?名詞解釋：
DES算法
DES算法是一種比較傳統(tǒng)的加密方式，其加密運(yùn)算、解密運(yùn)算使用的是同樣的密鑰，信息的發(fā)送者和信息的接收者在進(jìn)行信息的傳輸與處理時(shí)，必須共同持有該密碼（稱為對稱密碼），是一種對稱加密算法。DES是安全性比較高的一種算法，除了窮舉外，沒有其他方法可破解。DES—密鑰長度為8字節(jié)，數(shù)據(jù)為8字節(jié)。

???
??3DES算法
3DES是針對DES算法密鑰過短、而改進(jìn)的一個(gè)措施，被稱為“3DES”。其實(shí)是通過執(zhí)行3次DES來達(dá)到增加密鑰長度和安全。3DES—密鑰長度為16字節(jié)，數(shù)據(jù)為8字節(jié)。
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過程密鑰
過程密鑰是一種會(huì)話密鑰(session key)，是在使用過程中，基于主密鑰而臨時(shí)生成的加解密密鑰，會(huì)話結(jié)束后，過程密鑰失效。

?密鑰分散
密鑰分散算法簡稱Diversify，是指將一個(gè)雙長度的密鑰MK，對分散數(shù)據(jù)(也叫分散因子，如：卡號(hào)等)進(jìn)行處理，推導(dǎo)出一個(gè)雙長度的密鑰DK。
推到DK左半部分的方法是：
1、將分散因子的最右8個(gè)字節(jié)作為輸入數(shù)據(jù)；
2、將MK作為加密密鑰；
3、用MK對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行3DES運(yùn)算；
推到DK右半部分的方法是：
1、將分散因子的最右8個(gè)字節(jié)求反，作為輸入數(shù)據(jù)；
2、將MK作為加密密鑰；
3、用MK對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行3DES運(yùn)算；
這樣MK根據(jù)分散因子，可以得到分散密鑰DK。但根據(jù)DK，卻無法得到MK。