汽車MCU安全啟動加密算法解讀

我們之前簡單描述了汽車MCU常見的安全啟動。這里我們就要對啟動中所使用的加密算法進行描述。

首先我們來分析在MCU中安全啟動時所需要的成員：

1、待校驗對象（通常為應用程序）的數(shù)據(jù)長度、起始地址；

2、待校驗對象進行校驗時所需要的加密算法；

3、待校驗對象進行校驗時所需要的密鑰；

有了上述三個成員，（注意：開始描述安全啟動邏輯代碼）啟動的信任根（通常是HSM的BootRom）首先會查看待校驗對象的數(shù)據(jù)長度和起始地址是否合法（通常就是范圍判斷），然后到slot中獲取校驗對象的驗證密鑰（思考下我這里為什么不說解密密鑰而是說驗證密鑰？），最后將校驗對象的數(shù)據(jù)按塊放進硬件加速引擎進行處理，得出一個結果與預存在HSM NVM的結果（什么時候預存的？存到哪里的？）進行對比。

01. MCU安全啟動加密算法選擇

大家思考一個問題，在汽車MCU運行時代碼通常都是直接在flash中運行，很少出現(xiàn)把一個功能?？截惖?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/ram/" target="_blank">ram中運行，主要是MCU的SRAM通常十分珍貴，且比較小，雖然最近出來的片子S32G、TC3xx SRAM已經(jīng)來到MB級別，但是鑒于成本、和芯片廠通常會將PFlash和CPU直連以加快取指速度，一般都還是采用比較傳統(tǒng)的方式。

既然是直接取指，如果應用程序是加密存儲在flash中，即使安全啟動通過，應用程序解密完也沒有足夠的ram存放，所以一般來說，存放在flash中的代碼均是以明文+簽名or認證碼的方式進行處理。

因此，汽車網(wǎng)絡安全工程師最熟悉的AES128-CMAC來了。

02. AES-CMAC詳解

首先我們來回顧什么是AES(advanced encryption standard)加密算法。

AES屁股后面跟的工作模式通常是CBCCFB這些，這個CMAC是個啥？

來看下全稱：Cipher-based Message Authentication Code。

我們知道MAC本身就是與密碼相關的Hash，它不僅提供了比crc這類算法更強的數(shù)據(jù)完整性保護，還防止了數(shù)據(jù)未經(jīng)允許的修改、破壞等（驗證數(shù)據(jù)來源）。為什么呢？因為MAC就是將密鑰和明文使用某種算法共同計算出一個值，只有知道密鑰的接收方才能計算出與之匹配的值；即使密鑰被攻擊者破解，由于MAC的hash屬性，攻擊者是無法反推出數(shù)據(jù)的。

所以我們在SecOC里面最常用的還是AES128-CMAC外加FvM防止重放攻擊。

本質上，AES-CMAC和OMAC1（一種改進的CBC-MAC算法）相同，使用一個私密的密鑰、可變長度的消息數(shù)據(jù)（對齊該消息按照固定長度進行分塊計算），最終返回一個固定長度的值，這個值我們叫做MAC。

2.1 子密鑰的生成

對于CMAC來說，存在數(shù)據(jù)長度不是128bit整數(shù)倍的情況，因此，這個算法流程有兩種，如下：