數(shù)據(jù)加密技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：在裝備的試用狀態(tài)管理和敏感數(shù)據(jù)保護(hù)等方面，數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)加密需求，給出了一種可應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密算法。該方法在隨機(jī)數(shù)序列的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密，并綜合應(yīng)用了數(shù)據(jù)二次尋址、置換表、數(shù)據(jù)字節(jié)運(yùn)算、改進(jìn)的循環(huán)冗余校驗(yàn)等技術(shù)，相同明文每次加密后形成的密文數(shù)據(jù)各不相同，具有加密強(qiáng)度高、算法容易實(shí)現(xiàn)、密文數(shù)據(jù)防篡改等特點(diǎn)。該技術(shù)已成功應(yīng)用于C8051F020和MSP430F135單片機(jī)系統(tǒng)，分別實(shí)現(xiàn)了某兩型裝備的試用期狀態(tài)管理和敏感數(shù)據(jù)保護(hù)。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)加密；數(shù)據(jù)尋址；密鑰

0 引言
當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在武器裝備和民用產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域，在其越來越智能化的同時(shí)，與之運(yùn)行有關(guān)的各種工作參數(shù)等設(shè)置數(shù)據(jù)也越來越成為需要保護(hù)的對(duì)象。
某些系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作狀態(tài)設(shè)置參數(shù)、測(cè)量結(jié)果等敏感數(shù)據(jù)必須經(jīng)過授權(quán)才能被設(shè)置或查看。在沒有授權(quán)的情況下，即使得到敏感數(shù)據(jù)，也無法破解數(shù)據(jù)的真正含義。在具有“試用風(fēng)險(xiǎn)管理”功能的民用產(chǎn)品中，產(chǎn)品交付用戶的日期、試用期限及試用狀態(tài)(類似于軟件產(chǎn)品的“試用版本”)、試用狀態(tài)到交付狀態(tài)的設(shè)置、產(chǎn)品序列號(hào)、產(chǎn)品工作狀態(tài)設(shè)置口令等數(shù)據(jù)直接關(guān)系到產(chǎn)品生產(chǎn)廠商的經(jīng)濟(jì)利益。產(chǎn)品試用期結(jié)束后，產(chǎn)品工作狀態(tài)升級(jí)等設(shè)置數(shù)據(jù)需要通過用戶傳遞給設(shè)備，因此，在客觀上就需要一種強(qiáng)有力的安全措施來保護(hù)這些敏感數(shù)據(jù)不被篡改或非法應(yīng)用到其他同型產(chǎn)品。

1 數(shù)據(jù)加密的應(yīng)用實(shí)例
數(shù)據(jù)加密在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例如圖1所示。在該應(yīng)用中，包括“遠(yuǎn)程控制端”和“用戶端”兩個(gè)子系統(tǒng)，其中“遠(yuǎn)程控制端”可以是上級(jí)機(jī)關(guān)，也可以是民用產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售單位。在“遠(yuǎn)程控制端”，根據(jù)密鑰文件，敏感數(shù)據(jù)被加密處理后形成密文數(shù)據(jù)，就可以通過互聯(lián)網(wǎng)或非涉密人員進(jìn)行傳遞。密文數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備的使用單位后，再由非涉密的使用人員(或民用產(chǎn)品用戶)把這些數(shù)據(jù)輸入嵌入式設(shè)備。設(shè)備根據(jù)其存儲(chǔ)的密鑰數(shù)據(jù)把密文還原成內(nèi)部可識(shí)別的敏感數(shù)據(jù)，再進(jìn)行相應(yīng)操作，從而最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制端對(duì)設(shè)備的控制；把嵌入式設(shè)備中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制端的過程與之相反，首先敏感數(shù)據(jù)由嵌入式設(shè)備進(jìn)行加密處理，再通過互聯(lián)網(wǎng)或其他非涉密渠道傳送到遠(yuǎn)程控制端，密文數(shù)據(jù)解密后即可還原成原始數(shù)據(jù)。

在設(shè)備試用狀態(tài)管理的應(yīng)用實(shí)例中，“遠(yuǎn)程控制端”密文數(shù)據(jù)的產(chǎn)生由“遠(yuǎn)程控制端”密文數(shù)據(jù)產(chǎn)生程序?qū)崿F(xiàn)，密文數(shù)據(jù)的具體功能由數(shù)據(jù)“任務(wù)類型”定義，包括升級(jí)到交裝狀態(tài)、延長(zhǎng)試用期限、交裝狀態(tài)和試用狀態(tài)出廠參數(shù)設(shè)置等4種任務(wù)，用戶界面如圖2所示。只要操作人員在用戶界面上輸入設(shè)備序列號(hào)、用戶密碼、任務(wù)類型等數(shù)據(jù)，再點(diǎn)擊“創(chuàng)建文件”，密文數(shù)據(jù)即可生成，然后即可把該密文數(shù)據(jù)文件通過互聯(lián)網(wǎng)等傳遞給用戶。當(dāng)用戶把該密文數(shù)據(jù)注入設(shè)備時(shí)，設(shè)備按規(guī)定的算法把數(shù)據(jù)解密后，再判斷設(shè)備序列號(hào)和用戶密碼是否與設(shè)備定義一致，如果一致則執(zhí)行密文數(shù)據(jù)定義的任務(wù)。通過這樣的方法，設(shè)備生產(chǎn)廠商即可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備試用狀態(tài)的遠(yuǎn)程控制。