DS1991L多密鑰iButton替代方案
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摘要：DS1991L多密鑰iButton是由Maxim的6英寸晶圓廠(chǎng)生產(chǎn)，該晶圓廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝已過(guò)時(shí)，且不再使用。DS1991L所提供的密碼保護已不再是數據安全領(lǐng)域的新技術(shù)。Maxim已開(kāi)發(fā)出安全級別高于DS1991L而且成本更低的替代方案。因此，為了降低舊設備升級到新的生產(chǎn)工藝時(shí)的開(kāi)發(fā)成本，Maxim啟動(dòng)了最后一次采購DS1991L的流程，并鼓勵所有DS1991L用戶(hù)在現有庫存用完之前，將產(chǎn)品移植到更新、更安全的iButton器件。本應用筆記討論了替代現有DS1991L應用的三種選擇。每種替代方案都具有更好的性能。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/156514.htmDS1991L概述及背景資料
密碼保護不再屬于先進(jìn)技術(shù)?；诿艽a保護的系統其最大缺陷是通過(guò)竊聽(tīng)通信可以最終破譯密碼。
由于DS1991L不提供任何寫(xiě)保護功能，惡意攻擊者可以很容易篡改密鑰信息(標識、密碼、數據)，從而造成器件在應用中失效。具有質(zhì)詢(xún)-響應認證功能以及對應用數據加密的器件成為更安全、性?xún)r(jià)比更高的替代方案。
在DS1991L應用中，1-Wire®主機必須知道如何識別相關(guān)密鑰，必須知道對應的密碼。使用DS1991L之前，必須安裝識別碼、密碼和密鑰數據。在此之后，器件可以進(jìn)行現場(chǎng)操作，經(jīng)常需要讀取密鑰數據、更換密鑰。該器件優(yōu)勢之一是內置電池的NV SRAM技術(shù)，即便主機(讀寫(xiě)頭)掉電，也能保證從暫存器到加密數據區域的復制過(guò)程不受影響。
DS1991L替代方案
三款iButton可用來(lái)替代DS1991L。這三款器件是DS1977、DS1961S和DS1963S。表1列出了這三款器件與DS1991L以及各自特性比較。
DS1977與DS1991L類(lèi)似，采用密碼保護功能，兩者特性非常接近。DS1961S和DS1963S采用基于SHA-1的認證方案，即采用加密措施。沒(méi)有加密時(shí)，應用數據是公開(kāi)的，并可讀取。DS1961S和DS1977采用EEPROM工藝，DS1963S采用NV SRAM工藝。
表1. 器件比較
| 器件型號 | ||||
| 特性 | DS1991L | DS1977 | DS1961S | DS1963S |
| 用戶(hù)存儲器 | 3 x 48字節，稱(chēng)為密鑰 | 32K字節 | 128字節 | 8 x 2頁(yè)，每頁(yè)32字節(共512字節) |
| 安全性 | 三個(gè)獨立的8字節密碼(每個(gè)密碼對應一個(gè)密鑰)，讀、寫(xiě)操作采用同一密碼 | 兩個(gè)8字節密碼(一個(gè)用于讀操作、一個(gè)用于完全訪(fǎng)問(wèn)) | 一個(gè)8字節密鑰，用于安全寫(xiě)操作 | 八個(gè)8字節密鑰 |
| 數據管理 | 三個(gè)8字節密鑰標示區域(每個(gè)區域對應一個(gè)密鑰) | 推薦1-Wire文件系統 | 推薦1-Wire文件系統 | 推薦1-Wire文件系統 |
| 用于中間存儲和數據驗證的數據緩存器 | 64字節暫存器 | 64字節暫存器 | 8字節暫存器 | 32字節暫存器 |
| 認證 | — | — | 3字節質(zhì)詢(xún)碼；20字節M(mǎn)AC碼響應 | 3字節質(zhì)詢(xún)碼；20字節M(mǎn)AC碼響應 |
| 寫(xiě)操作計數器 | 0 | 0 | 0 | 16個(gè)(8個(gè)用于存儲器頁(yè)、8個(gè)用于密鑰) |
| 工藝 | NV SRAM | EEPROM | EEPROM | NV SRAM |
| 電源 | 內置電池 | 主機寄生供電 | 主機寄生供電 | 內置電池 |
| 1-Wire速率 | 標準速率 | 標準速率和高速模式 | 標準速率和高速模式 | 標準速率和高速模式 |
| 相對成本¹ | — | 高于DS1991L | 遠低于DS1991L | 略高于DS1991L |
| 溫度范圍 | -40°C至+70°C | -40°C至+85°C | -40°C至+85°C | -40°C至+85°C |
| 其它功能 | 密碼不匹配時(shí)，偽隨機數發(fā)生器產(chǎn)生虛假數據 | 可工作在無(wú)密碼保護狀態(tài) | 存儲器和密鑰帶有寫(xiě)保護；EPROM仿真模式 | 偽隨機數發(fā)生器；可用作SHA-1協(xié)處理器 |
DS1977密碼保護的32KB EEPROM iButton
與DS1991L相比，DS1977存儲器容量更大(32KB)、支持1-Wire高速模式并使用兩個(gè)密碼，一個(gè)用于讀操作，另一個(gè)用于完全訪(fǎng)問(wèn)操作?？山笵S1977的密碼保護功能，使其用于無(wú)需安全保護的設備。盡管成本高于DS1991L，但從單字節成本看，DS1977在所有替代型號和DS1991L中成本最低。
由于采用EEPROM，DS1977應用中的1-Wire主機必須能夠實(shí)現強上拉，以便為讀、寫(xiě)操作提供電源。在接觸式操作環(huán)境下，可能導致讀操作錯誤，在寫(xiě)操作時(shí)需要額外的防護措施。如果使能密碼保護，則1-Wire主機必須知道至少一個(gè)密碼(讀操作或完全訪(fǎng)問(wèn))。對于任何基于密碼保護的系統，可通過(guò)竊聽(tīng)通信最終破譯密碼。
將DS1977用于密碼保護之前，必須安裝密碼并使能了密碼保護功能。為了優(yōu)化大容量存儲器的使用，建議按照1-Wire文件系統(參考應用筆記114：“1-Wire File Structure”)格式化并使用存儲器。然后將應用文件(或數據)寫(xiě)入DS1977。寫(xiě)操作完成后，該器件準備就緒，可用于存儲區域操作，即可以訪(fǎng)問(wèn)存儲器數據并更改數據。
為將當前的DS1991L應用升級到DS1977，需要更改相應的應用程序，以識別新器件、器件命令，并在正確的時(shí)間置于強上拉狀態(tài)，為器件供電。通常，建議在更改密碼前先禁止密碼保護功能。安裝密碼時(shí)，須確保已定義密碼的所有8個(gè)字節。發(fā)送Copy Scratchpad命令之前，需要驗證暫存器內容。在新密碼從暫存器成功復制到對應的存儲區域后，應采用不同數據覆蓋暫存器內容，以便擦除“開(kāi)放空間”保留的密碼。為在接觸式操作環(huán)境下可靠運行，強烈建議按照應用筆記159：“在iButton應用中通過(guò)軟件方法實(shí)現可靠的1-Wire通信”中有關(guān)保證數據完整性的措施進(jìn)行設計。
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