在目前物聯網和智能設備發展膨脹的時代，相信很多創業者或者開發者都希望能在這個領域能大展宏圖，確實很多產品idea確實非常有價值。但是，同時也會擔心這些創新產品或者商業模式是否一夜之間被抄得體無完膚，最終給別人做嫁衣。在國內的目前知識產權的現狀來看，通過法律手段去爭取權益往往是無功而返。筆者(今日頭條號：物聯網那些事)來專業分析下如何解決這些問題。

首先必須承認，物聯網(iot)設備，智能電子設備等數字安全現在是電子設計領域最熱門的話題之一，不過對于許多企業或者產品人員，當提到安全性時，腦海中閃現出的第一個詞可能就是加密。可能只有極少數人會想到安全認證。但是，真正的設備和身份安全不僅僅是單純的加密，安全認證和保護在設備安全中氣到了非常重要的作用。

通俗的講：物聯網身份認證，防抄板，固件保護等一系列功能都離不開安全認證。想通過其他方式，不存在的!

為什么要用安全認證?

安全認證是電子設備參與安全交互和使用的基礎功能。特別是在物聯網(iot)領域，安全認證非常重要：不可信的終端可能會將整個基礎設施置于危險之中。據一個簡單例子，我們現在越來越多的使用帶互聯網接入功能的電子設備，比如說智能攝像頭，智能電飯煲，智能音箱等設智能家居設備，還有共享單車等需要認證使用的設備，如果沒有安全認證功能，任何一個節點的入侵都會造成用戶或者廠商的巨大損失。另外的一個點是對于共享設備或者具備有唯一性產權的設備，必須用安全芯片來保證設備不被抄襲使用，即我們理解的防抄板。

比較優秀的安全芯片一般會有兩個功能：

1. 保護電子設備不被抄襲或者入侵，確保設備本體不被抄襲。

2.接入物聯網可執行身份認證核心功能，確保商業盈利模式不被盜用。

安全認證芯片方案比較

現在我們已經理解了安全認證的重要性，接下來我們討論如何實施。最簡單的安全認證方法是使用密碼。但是由于攻擊者很容易監聽通信、記錄密碼，然后用其來對非真實的設備進行安全認證。所以，我們認為基于密碼的安全認證方法比較薄弱。

電子領域執行安全認證的更好方法是握手應答方法。我們來看看兩種方式的握手應答方法：

一種基于對稱加密，另一種基于非對稱加密。

對稱加密安全認證依賴于共享密鑰。主機和被認證設備持有相同的密鑰。主機向設備發送一個隨機數，即質詢。設備計算一個數字簽名，該簽名是密鑰和質詢的函數，并發送回主機。主機執行相同的運算并對結果進行比較。如果兩項計算結果一致，則設備通過安全認證(如下圖)。為了確保結果不被模仿，必須使用數學屬性足夠的函數;例如必須保證不可能通過計算結果獲得密鑰。SHA-256等安全散列函數滿足這些要求。對于握手應答方法，設備在不泄露密鑰的情況下證明自己知道密鑰。即使攻擊者攔截通信，也無法接觸到密鑰。

1. 基于對稱算法加密的安全認證依賴于主機和設備之間的共享密鑰。如下圖所示：

對稱算法體系認證架構

非對稱密鑰安全認證依賴于公鑰和私鑰。

基于非對稱加密的安全認證依賴于兩個密鑰：私鑰和公鑰。只有被認證的設備知道私鑰，而公鑰可透露給希望對設備進行安全認證的任何一方。與上文中討論的方法一樣，主機向設備發送質詢。設備根據質詢和私鑰計算數字簽名，并將其發送給主機(如下圖)。但此時，主機使用公鑰對數字簽名進行驗證。用于計算數字簽名的函數擁有特定數學屬性至關重要。非對稱方法中最常用的函數是RSA和ECDSA。同樣，設備也在不泄露密鑰情況下提交了自己知道密鑰的證明，即私鑰。

非對稱算法體系認證架構

為什么安全芯片有益于安全認證

握手應答安全認證始終要求被認證的對象持有密鑰。對稱加密方法中，該密鑰為主機和設備之間的共享密鑰;對于非對稱加密方法，該密鑰為私鑰。無論哪種情況，一旦密碼泄露，質詢-應答式安全認證就失效了。安全IC有助于防范這種情況。安全芯片的一項基本特性是為密鑰和密碼提供強保護功能。

在安全芯片認證體系中，有三種支持安全認證的解決方案。

安全認證芯片：芯片是可配置但固定功能的器件，為實施質詢-應答安全認證提供最經濟的途徑，并且具有基本的加密操作。

安全微控制器：在支持握手應答安全認證的基礎上，提供全面的密碼學功能，包括加密關鍵數據存儲，身份認證等。

安全認證芯片中，基于SHA-256的產品支持基于共享密鑰的安全認證(圖3)，而基于ECDSA或者RSA的安全芯片使用私鑰/公鑰對(圖4)。除了具備專用的加密算法引擎外，這些產品擁有板載EEPROM存儲器。該存儲器是可配置的，可用于儲存經過安全認證的用戶數據，比如安全配置，安全密鑰，認證證書等等。可以實現具備pki認證體系的一系列功能。

圖3 sha256密鑰安全認證架構

圖4. 基于ECDSA的安全認證算法依賴于私鑰/公鑰對。

安全認證是一個前期產品方案設計時就需要重點考慮的問題，很關鍵也很重要。當然，如果需要討論相關技術與方案可以私信本頭條號或者留言。