數據加密技術(shù)在嵌入式系統中的應用

摘要：在裝備的試用狀態(tài)管理和敏感數據保護等方面，數據加密技術(shù)的應用越來(lái)越廣泛。針對嵌入式系統的特點(diǎn)和數據加密需求，給出了一種可應用到嵌入式系統的數據加密算法。該方法在隨機數序列的基礎上實(shí)現數據加密，并綜合應用了數據二次尋址、置換表、數據字節運算、改進(jìn)的循環(huán)冗余校驗等技術(shù)，相同明文每次加密后形成的密文數據各不相同，具有加密強度高、算法容易實(shí)現、密文數據防篡改等特點(diǎn)。該技術(shù)已成功應用于C8051F020和MSP430F135單片機系統，分別實(shí)現了某兩型裝備的試用期狀態(tài)管理和敏感數據保護。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統，數據加密；數據尋址；密鑰

0 引言
當前嵌入式系統已經(jīng)廣泛應用在武器裝備和民用產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域，在其越來(lái)越智能化的同時(shí)，與之運行有關(guān)的各種工作參數等設置數據也越來(lái)越成為需要保護的對象。
某些系統中，系統工作狀態(tài)設置參數、測量結果等敏感數據必須經(jīng)過(guò)授權才能被設置或查看。在沒(méi)有授權的情況下，即使得到敏感數據，也無(wú)法破解數據的真正含義。在具有“試用風(fēng)險管理”功能的民用產(chǎn)品中，產(chǎn)品交付用戶(hù)的日期、試用期限及試用狀態(tài)(類(lèi)似于軟件產(chǎn)品的“試用版本”)、試用狀態(tài)到交付狀態(tài)的設置、產(chǎn)品序列號、產(chǎn)品工作狀態(tài)設置口令等數據直接關(guān)系到產(chǎn)品生產(chǎn)廠(chǎng)商的經(jīng)濟利益。產(chǎn)品試用期結束后，產(chǎn)品工作狀態(tài)升級等設置數據需要通過(guò)用戶(hù)傳遞給設備，因此，在客觀(guān)上就需要一種強有力的安全措施來(lái)保護這些敏感數據不被篡改或非法應用到其他同型產(chǎn)品。

1 數據加密的應用實(shí)例
數據加密在嵌入式系統中的應用實(shí)例如圖1所示。在該應用中，包括“遠程控制端”和“用戶(hù)端”兩個(gè)子系統，其中“遠程控制端”可以是上級機關(guān)，也可以是民用產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷(xiāo)售單位。在“遠程控制端”，根據密鑰文件，敏感數據被加密處理后形成密文數據，就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或非涉密人員進(jìn)行傳遞。密文數據傳送到設備的使用單位后，再由非涉密的使用人員(或民用產(chǎn)品用戶(hù))把這些數據輸入嵌入式設備。設備根據其存儲的密鑰數據把密文還原成內部可識別的敏感數據，再進(jìn)行相應操作，從而最終實(shí)現遠程控制端對設備的控制；把嵌入式設備中的數據傳輸到遠程控制端的過(guò)程與之相反，首先敏感數據由嵌入式設備進(jìn)行加密處理，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他非涉密渠道傳送到遠程控制端，密文數據解密后即可還原成原始數據。

在設備試用狀態(tài)管理的應用實(shí)例中，“遠程控制端”密文數據的產(chǎn)生由“遠程控制端”密文數據產(chǎn)生程序實(shí)現，密文數據的具體功能由數據“任務(wù)類(lèi)型”定義，包括升級到交裝狀態(tài)、延長(cháng)試用期限、交裝狀態(tài)和試用狀態(tài)出廠(chǎng)參數設置等4種任務(wù)，用戶(hù)界面如圖2所示。只要操作人員在用戶(hù)界面上輸入設備序列號、用戶(hù)密碼、任務(wù)類(lèi)型等數據，再點(diǎn)擊“創(chuàng )建文件”，密文數據即可生成，然后即可把該密文數據文件通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等傳遞給用戶(hù)。當用戶(hù)把該密文數據注入設備時(shí)，設備按規定的算法把數據解密后，再判斷設備序列號和用戶(hù)密碼是否與設備定義一致，如果一致則執行密文數據定義的任務(wù)。通過(guò)這樣的方法，設備生產(chǎn)廠(chǎng)商即可實(shí)現對設備試用狀態(tài)的遠程控制。