摘要：目前指紋識別技術(shù)已經(jīng)逐步成為手機的標配功能，通過(guò)指紋可以完成身份認證和支付類(lèi)功能，為人們提供了極大的生活便利。但是考慮到目前指紋算法處理能力和安全保護措施還存在不少技術(shù)問(wèn)題和安全隱患，因此大唐微電子結合自身優(yōu)勢自主完成了高性能的指紋算法處理芯片DMT-FAC-CG4Q能夠提供支持國密加解密協(xié)處理器，為高安全可控應用提供了硬件基礎。
應用現狀
目前指紋解決方案中大都使用指紋軟算法形式，即指紋算法在普通MCU芯片中運行，該方案安全性較差，指紋處理過(guò)程容易被入侵，指紋特征數據容易被竊取，比對結果可能被偽造，無(wú)法保證指紋算法存儲安全，指紋特征數據存儲安全和指紋數據傳輸安全，采用指紋算法安全處理芯片，將指紋算法加載到專(zhuān)用芯片中，并通過(guò)安全防護進(jìn)行保護，可保證存儲及傳輸安全。 現在指紋手機基本都存在安全問(wèn)題，2013年，Moto部分手機TrustZone內核被破解，可解鎖Bootloader，加載任意系統；2015年4月三星GalaxyS5攻擊者root內核后，可直接訪(fǎng)問(wèn)指紋設備獲取指紋，通過(guò)指紋冒充用戶(hù)。主要是因為目前手機中使用TEE存儲敏感安全數據，TEE的存儲安全性不夠，無(wú)法保證關(guān)鍵數據的安全；TEE防御物理攻擊能力較差，在外部?jì)却嬷械臄祿痛a可能被篡改；TEE實(shí)現可能存在漏洞，代碼越來(lái)越多導致bug數量增多，多種TEE系統并存，導致實(shí)現越來(lái)越復雜。所以當前TEE還無(wú)法達到SE的安全級別。
安全防護技術(shù)
指紋算法安全處理芯片提供可信的運行環(huán)境、可信的存儲環(huán)境、安全的傳輸接口；采用多種安全防護技術(shù)：(一)物理安全防護：采用頂層金屬覆蓋，主動(dòng)防剝離探測技術(shù)；采用Active fuse，提供對芯片測試態(tài)的保護；布局上對關(guān)鍵信號線(xiàn)特殊處理，防止物理探測。(二)系統安全防護：采用存儲器訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)，存儲器加密及總線(xiàn)加擾技術(shù)，時(shí)鐘加擾技術(shù)，隨機數在線(xiàn)檢測技術(shù)，芯片關(guān)鍵數據管理技術(shù)等。(三)算法安全防護：支持國際和國密算法，采用隱藏技術(shù)和掩碼技術(shù)，保證算法安全。(四)環(huán)境安全防護：采用電壓檢測器、頻率檢測器、溫度檢測器、電源Glitch檢測器、光檢測器、時(shí)鐘毛刺過(guò)濾器、真隨機數發(fā)生器等。
通過(guò)多種安全防護技術(shù)，可防御入侵式攻擊(探針、強制、操控、逆向工程等)、信息泄露攻擊(旁路攻擊、時(shí)序分析、功率/電磁縫隙)、故障攻擊(電壓毛刺、光攻擊、對加密算法的差分故障攻擊等)、組合攻擊(功率分析+光攻擊+逆向攻擊等)等多種攻擊方式，保證數據存儲和傳輸的安全。
基于我司獨有的高安全防護技術(shù)，大唐電信旗下大唐微電子推出了高安全指紋算法安全處理芯片DMT-FAC-CG4Q.
大唐指紋算法安全處理芯片DMT-FAC-CG4Q
DMT-FAC-CG4Q 指紋算法安全處理芯片采用高安全、高性能、低功耗的 CPU 內核，是一款集成了國際常用加密算法和國密安全算法的多應用芯片，內部集成獨立的安全協(xié)處理器，運用多種芯片安全技術(shù)，達到 EAL4+、國密安全芯片等要求。同時(shí)，獨立的安全協(xié)處理器可為敏感數據的處理提供安全的運行環(huán)境及存儲環(huán)境，可應用于高安全指紋識別及金融支付等領(lǐng)域。
圖1 DMT-FAC-CG4Q芯片框圖
· CPU 處理器內核ARMSC300 內核主頻 100MHz高性能、高安全、低功耗
· 存儲器
512KBFlash，144KBSRAM，4KB 加解密 RAM
· 通訊接口
USB2.0，支持 FullSpeed和HighSpeed 速率
ISO7816，支持 T=0 和 T=1，一個(gè)主從可配，一個(gè)主，共 2 個(gè)。
SPI，主/從可配，共三個(gè)，12M 以上
UART，最高速率 115200bps ？
I2C，主/從可配，支持三種速率
NFC，16位數據接口
· 信息安全模塊
DES/3DES/AES/EC/RSA(4096bit)/SHA-1/SM1/SM2/SM3/SM4/SSF33
· 功耗控制
四種芯片休眠模式——淺休眠、半休眠、深休眠、全芯片休眠
· 安全防護
獨立的硬件安全處理模塊；
支持SM1/SM2/SM3/SM4國密算法；
支持DES/RSA/SHA1等國際算法；
支持加密FLASH及加密RAM；
總體架構符合SmartSA_32安全架構要求；
芯片完整性物理版圖保護；
CPU內部支持核心模式和用戶(hù)模式兩級安全保護機制；
芯片內部數據總線(xiàn)動(dòng)態(tài)加解擾；
存儲器保護單元MPU實(shí)現細粒度/可配置的各項地址檢查；
ISO7816接口時(shí)鐘干擾濾波；
高/低電壓探測器；
高/低頻率探測器；
高/低溫度探測器；
SPA/DPA抗攻擊設計；
異常工作狀態(tài)檢測；
已獲得國密二級、銀聯(lián)芯片安全認證、國內 EAL4+；
高安全指紋應用方案：
1、二代身份證指紋核驗解決方案
二代身份證加載指紋后，在二代證讀寫(xiě)機具中需要加入指紋模塊，實(shí)現人、證一致性比對，解決實(shí)名制核驗問(wèn)題。指紋屬于敏感保密數據，需要安全運行環(huán)境和存儲環(huán)境，大唐微電子指紋核驗解決方案，可保證數據安全。
· 高安全ARM SC300內核的MCU、內嵌多重安全防護機制，可抵抗多種形式攻擊；
· 符合公安部一所檢測標準的指紋比對算法；
· 支持192*192、208*288、256*360多種尺寸的傳感器；
· 保證指紋算法、指紋數據的安全存儲及傳輸。
2、手機終端加密應用解決方案：
目前手機中，指紋算法在TEE中運行，指紋特征數據在TEE中存儲，容易被攻擊和篡改，而且指紋算法在TEE中運行，移植較復雜，開(kāi)發(fā)周期較長(cháng)。如果指紋算法在單獨的，環(huán)境較簡(jiǎn)單的、高安全的SE環(huán)境中運行，可以保證算法運行安全和指紋數據安全，且開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現。
· 支持SPI接口，兼容主流SENSOR；
· 提供運行安全及存儲安全；保證算法發(fā)行安全；保證識別結果輸出安全；
· DMT-FAC-CG4Q接口較全，可同時(shí)作為Sensor Hub使用。
· 可同時(shí)作為加密芯片使用，實(shí)現語(yǔ)音、數據等加密。
結束語(yǔ)
隨著(zhù)指紋識別技術(shù)應用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越被大眾所接受，在金融、公安、機場(chǎng)、教育、智能化樓宇、PC電腦、移動(dòng)終端等領(lǐng)域，指紋識別應用場(chǎng)景越來(lái)越多，指紋作為身份的象征，其安全性不言而喻，提供高安全的解決方案，對人身財產(chǎn)安全有重要的作用。
