1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 Soartan-3A3AN3A DSP FPGA應(yīng)用中的安全機制 本節(jié)探討Spartan3A3ANi3ADSP應(yīng)用中如下更的安全機制技術(shù)。 (1) 主動防御(JTAG邊界掃描)。 (2) 比特流驗證(循環(huán)冗余校驗CRC)。 (3) 數(shù)據(jù)操作。 1.主動防御 一個普遍的問題是任何帶有JTAG接口的器件都易受反向工程的攻擊，通過采用邊界掃描鏈，JTAG也可以用于對系統(tǒng)、器件、P或標準產(chǎn)品開展反向工程，這需要攻擊者擁有充足的資金、淵博的知識和熟練的技術(shù)，以及相應(yīng)的設(shè)各與時間。一些公司或競爭對手都在試圖了解一個產(chǎn)品如何工作，并且將很有可能試圖降低成本或增加功能。本節(jié)討論

2、將不同特性整合到設(shè)計中來檢測和防止JTAG反向工程的方法。 JTAG邊界掃描起初是為協(xié)助測試和調(diào)試PCB上的I0連接功能雨設(shè)計的，后來用于將邏輯整合到芯片內(nèi)部。在使用INTEST命令和邊界掃描功能時可以將數(shù)據(jù)移動到模塊或IC中，然后用時鐘記錄IC來讀回結(jié)果數(shù)據(jù)，該操作可以為技術(shù)嫻熟的用戶提供IC或模塊中的架構(gòu)或邏輯。如圖1所示，這也是一種對設(shè)計或系統(tǒng)開展反向工程的方法，因此未授權(quán)使用JTAG端口對于有些用戶及其產(chǎn)品的安全來說是一個隱患。 圖1 標準邊界掃描鏈 Spartan-3 A3AN3 A DSP器件是JTAG兼容型的，允許配置和讀回FPGA，JTAG兼容性也意味著JTAG引腳無法被禁止。

3、但是通過采用邊界掃描模塊，設(shè)計者可以開展安全設(shè)計，以檢測和阻止未授權(quán)即使用JTAG端口。 (1) 邊界掃描模塊 BSCANSPARTAN3A宏模塊如圖2所示，它允許設(shè)計者獲取邊界掃描信號。通過對該模塊開展簡單的例化，設(shè)計者就可以從FPGA內(nèi)部監(jiān)控JTAG引腳上的活動。 圖2 BSCAN SPARTAN3A宏模塊 以下代碼為BSCAN_SPARTAN3A所例化的結(jié)果： (2) 邊界掃描模塊如何提*全性 如前所述，邊界掃描模塊可以為從內(nèi)部監(jiān)控JTAG引腳的活動提供條件，如果檢測到端口上的活動，則可以設(shè)計邏輯來完全擦除FPGA配置或繞過阻止選定的功能。ICAP可以用于擦除Spartan-3 A3 A

4、N3A DSP器件的配置。 圖3所示為繞過關(guān)鍵邏輯和功能的實例，該設(shè)計將旁路MUX整合到由檢測邏輯輸出控制的關(guān)鍵輸入功能中。在正常操作過程中，信號進入邏輯。當檢測到JTAG活動時信號旁路被斷開，并通過邏輯設(shè)置一個值，從而使INTEST輸出對于反向工程內(nèi)部邏輯來說完全無用。 圖3 用戶定義邊界掃描 在圖4中，檢測邏輯可以和門電路一樣簡單，或者應(yīng)用可能需要更為復(fù)雜的邏輯。 圖4 檢測邏輯 (3) JTAG現(xiàn)場更新和安全診斷 在多數(shù)情況下，一旦系統(tǒng)或器件部署完畢并開始運轉(zhuǎn)，JTAG接口就不能被訪問或使用。但是總有例外的情況，例如，當系統(tǒng)在現(xiàn)場更新或診斷時就需要JTAG端口。如果為了保護器件免受通過J

5、TAG端口開展的未授權(quán)訪問而實現(xiàn)了檢測安全性，就會阻止授權(quán)訪問。設(shè)計可通過多種方式實現(xiàn)，為此可設(shè)計檢測邏輯。它只會激活I(lǐng)NTEST測試指令，而使JTAG在所有其他模式中都能正常操作，如BYPASS、IDCODE、USERCODE和EXTEST，從而使通過現(xiàn)場訪問JTAG端口開展更新和診斷變得很簡單。 對于更為復(fù)雜的安全性，檢測邏輯可以設(shè)計用來監(jiān)控特定的訪問路線或代碼序列以允許訪問JTAG正常操作模式。當現(xiàn)場工作組需要訪問INTEST指令以對系統(tǒng)功能開展內(nèi)部測試和驗證時，這是很有用的。這樣可以釋放JTAG指令，直至診斷測試和升級完成。升級完成后，重啟升級后的FPGA就可以將檢測邏輯復(fù)位。對于只開展診斷的系統(tǒng)，可以發(fā)布一個代碼序列，以重新開始開展檢測邏輯監(jiān)控。 兩種方法都能保證完成現(xiàn)場服務(wù)任務(wù)，而不會發(fā)生通過JTAG端口危及安全的情況。如果檢測到的序列不正確，就可以用ICAP來復(fù)位(擦除)。 (4) 主動防御邏輯資源要求 Spartan-3系列器件具有很多內(nèi)置于芯片中的嵌入式特性和功能，JTAG狀態(tài)機和到ICAP的接口邏輯包含在這些嵌入式功能中。BSCANSPARTAN3A模塊不需要邏輯資源，因為該功能是嵌入式的。但是連至例化的JTAG模塊的用戶邏輯會消耗邏輯和互連資源，該邏輯可以是一個邏輯單元也可以是數(shù)十個邏輯單元，這取決于用戶邏輯功能的復(fù)雜度