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ATSHA204A Microchip CryptoAuthenticationTM 数据手册 特性 • 具有基于受保护硬件的密钥存储功能的加密元件 • 采用对称加密的验证设备主机和客户端操作 • 具有报文验证代码(Message Authentication Code, MAC)和哈希报文验证代码(Hash-Based Message Authentication Code, HMAC)选项的优异 SHA-256 哈希算法 • 一流的 256 位密钥长度;最多可存储 16 个密钥 • 有保证的惟一 72 位序列号 • 内部高质量随机数发生器(Random Number Generator, RNG) • 用于存储密钥和数据的 4.5 kb EEPROM • 用于固定信息的 512 位可一次性编程(One Time Programmable, OTP)位 • 多个 I/O 选项 – 兼容 UART 的高速单线接口 – 1 MHz I2C 接口 • 2.0V 至 5.5V 电源电压范围 • 1.8V 至 5.5V 通信电压范围 • <150 nA 的休眠电流 • 安全下载和启动 – 生态系统控制 – 报文安全 – 反克隆 • 8 引脚 SOIC、 8 引脚 TSSOP、 3 引脚 SOT23、 8 焊盘 UDFN 和 3 引脚触点式封装 应用 • 安全下载和启动 • 生态系统控制 • 反克隆 • 报文安全
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ATSHA204A
ATSHA204A Microchip CryptoAuthentication
TM
数据手册
特性
• 具有基于受保护硬件的密钥存储功能的加密元件
• 采用对称加密的验证设备主机和客户端操作
• 具有报文验证代码(Message Authentication Code,MAC)和哈希报文验证代码(Hash-Based
Message Authentication Code,HMAC)选项的优异 SHA-256 哈希算法
• 一流的 256 位密钥长度;最多可存储 16 个密钥
• 有保证的惟一 72 位序列号
• 内部高质量随机数发生器(Random Number Generator,RNG)
• 用于存储密钥和数据的 4.5 kb EEPROM
• 用于固定信息的 512 位可一次性编程(One Time Programmable,OTP)位
• 多个 I/O 选项
– 兼容 UART 的高速单线接口
– 1 MHz I
2
C 接口
• 2.0V 至 5.5V 电源电压范围
• 1.8V 至 5.5V 通信电压范围
• <150 nA 的休眠电流
• 安全下载和启动
– 生态系统控制
– 报文安全
– 反克隆
• 8 引脚 SOIC、8 引脚 TSSOP、3 引脚 SOT23、8 焊盘 UDFN 和 3 引脚触点式封装
应用
• 安全下载和启动
• 生态系统控制
• 反克隆
• 报文安全
© 2019 Microchip Technology Inc.
数据手册
DS40002025A_CN-第
1 页
封装类型
表 1. 引脚配置
引脚名称 功能
NC
无连接
GND
地
SDA
串行数据
SCL
串行时钟输入
V
CC
电源
图 1. 引脚布局
(1)
3-lead Contact
(Top View)
1
2
3
SDA
GND
V
CC
8-lead TSSOP
(2)
(Top View)
1
2
3
4
8
7
6
5
NC
NC
NC
GND
V
CC
NC
SCL
SD
A
1
2
3
4
NC
NC
NC
GND
8
7
6
5
V
CC
NC
SCL
SDA
8-lead SOIC
(Top View)
1
2
3
4
NC
NC
NC
GND
8
7
6
5
V
CC
NC
SCL
SDA
8-pad UDFN
(Top View)
3-lead SOT
(Top View)
GND
SDA
V
CC
2
1
3
注:
1. 封装图未按比例显示。
2. 不建议用于新产品设计。
ATSHA204A
© 2019 Microchip Technology Inc.
数据手册
DS40002025A_CN-第
2 页
目录
特性.................................................................................................................................
1
应用.................................................................................................................................
1
封装类型..........................................................................................................................
2
1.
简介...........................................................................................................................
5
1.1.
应用..............................................................................................................................................
5
1.2.
器件特性.......................................................................................................................................
5
1.3.
加密操作.......................................................................................................................................
6
2.
器件构成....................................................................................................................
7
2.1.
EEPROM 构成..............................................................................................................................
7
2.2.
静态 RAM(SRAM)..................................................................................................................
14
3.
安全特性..................................................................................................................
16
3.1.
物理安全.....................................................................................................................................
16
3.2.
随机数发生器(RNG)...............................................................................................................
16
4.
通用 I/O 信息............................................................................................................
17
4.1.
字节和位顺序..............................................................................................................................
17
5.
单线接口..................................................................................................................
18
5.1.
I/O 令牌.......................................................................................................................................
18
5.2.
I/O 标志.......................................................................................................................................
19
5.3.
同步............................................................................................................................................
19
5.4.
共用接口.....................................................................................................................................
20
5.5.
事务示例.....................................................................................................................................
20
5.6.
单线接口的接线配置...................................................................................................................
22
6.
I
2
C 接口...................................................................................................................
24
6.1.
I/O 条件.......................................................................................................................................
24
6.2.
到 A
TSHA204A 器件的 I
2
C 传输.................................................................................................25
6.3.
自 A
TSHA204A 器件的 I
2
C 传输.................................................................................................27
6.4.
地址计数器.................................................................................................................................
27
6.5.
I
2
C 同步......................................................................................................................................
28
6.6.
事务示例.....................................................................................................................................
28
7.
电气特性..................................................................................................................
30
7.1.
绝对最大值.................................................................................................................................
30
7.2.
可靠性.........................................................................................................................................
30
7.3.
交流参数——所有 I/O 接口.........................................................................................................
30
7.4.
直流参数——所有 I/O 接口.........................................................................................................
33
ATSHA204A
© 2019 Microchip Technology Inc.
数据手册
DS40002025A_CN-第
3 页
8.
安全命令..................................................................................................................
36
8.1.
I/O 块..........................................................................................................................................
36
8.2.
休眠序列.....................................................................................................................................
37
8.3.
空闲序列.....................................................................................................................................
37
8.4.
看门狗故障保护..........................................................................................................................
37
8.5.
命令序列.....................................................................................................................................
37
9.
兼容性......................................................................................................................
58
10.
机械信息..................................................................................................................
59
10.1.
引脚分配.....................................................................................................................................
59
11.
封装标识信息...........................................................................................................
60
12.
封装图......................................................................................................................
61
12.1.
8 焊点 UDFN..............................................................................................................................
61
12.2.
8 引脚 SOIC................................................................................................................................
64
12.3.
8 引脚 TSSOP............................................................................................................................
67
12.4.
3 引脚触点式...............................................................................................................................
69
12.5.
3 引脚 SOT23.............................................................................................................................
71
13.
参考和应用笔记.......................................................................................................
75
13.1. SHA-256.....................................................................................................................................75
13.2. HMAC/SHA-256......................................................................................................................... 75
13.3.
密钥值.........................................................................................................................................
75
14.
版本历史..................................................................................................................
80
Microchip 网站...............................................................................................................
81
变更通知客户服务..........................................................................................................
81
客户支持........................................................................................................................
81
产品标识体系.................................................................................................................
82
Microchip 器件代码保护功能.........................................................................................
83
法律声明........................................................................................................................
83
商标...............................................................................................................................
83
DNV 认证的质量管理体系..............................................................................................
84
全球销售及服务网点......................................................................................................
85
ATSHA204A
©
2019 Microchip Technology Inc.
数据手册
DS40002025A_CN-第
4 页
1.
简介
以下各章节对 Microchip ATSHA204A 加密元器件的特性和功能进行了介绍。
1.1
应用
ATSHA204A 属于 Microchip CryptoAuthentication
™
系列高安全性硬件验证器件。它具有灵活的命令集,
可在许多应用中使用,其中包括:
• 防伪
验证可移除、可更换或可消耗的客户端是否可信。例如,客户端可以是打印机墨盒、电子子卡、一次
性医疗用品或备件。此器件也可用于验证软件
/固件模块或存储器存储元件。
• 保护固件或介质
在启动时验证存储在闪存中的代码以防止未经授权的修改(这也被称为安全启动),对下载的媒体文
件进行加密,并将代码映像单独加密为仅可在单个系统上使用。
• 交换会话密钥
在系统微处理器中安全、方便地交换加密/解密引擎使用的数据流加密密钥,以管理机密通信通道、已
加密的下载和类似项。
• 安全地存储数据
将加密加速器使用的机密信息密钥存储在标准微处理器中。它还可用于存储配置、校准、ePurse 值、
消耗数据或其他机密所需的少量数据。进行加密/验证的读取和写入操作时,可实现可编程保护。
• 检查用户密码
验证用户输入的密码而不让预期值变为已知,将简单密码映射到复杂密码,并与远程系统安全地交换
密码值。
1.2
器件特性
ATSHA204A 器件包括一个电可擦除的可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only
Memory,EEPROM)阵列,此阵列可用于密钥存储、其他读
/写数据、只读或机密数据、消耗记录和安全
配置。可通过不同方式限制对存储器各个部分的访问,并可随后锁定配置以防止更改。有关详细信息,请
参见 EEPROM 构成一节。
ATSHA204A 具有多种专门设计的防御机制,可防止对器件本身的物理攻击,或对器件和系统之间传输的
数据的逻辑攻击,有关详细信息,请参见安全功能一章。密钥的使用或生成方式上设有硬件限制,这可为
某些方式的攻击提供进一步的防御。
通过标准 I
2
C
接口访问器件,速度最高 1 Mbps。有关详细信息,请参见 I
2
C 接口一章。此接口符合 I
2
C 接
口规范。此器件还支持单线接口(Single-Wire Interface,SWI),可减少系统处理器上所需的
GPIO 数
量,并且/或者减少连接器上的引脚数。有关更多详细信息,请参见单线接口一章。
使用单线接口时,多个 ATSHA204A 器件可共用同一总线,从而减少处理器 GPIO 在多客户端(例如,不
同颜色墨盒或多个备件)系统中的使用。有关实现方式的详细信息,请参见共用接口和 Pause 命令一节。
每个 ATSHA204A 都附带一个有保证的惟一 9 字节(72 位)序列号。通过使用器件支持的加密协议,主机
系统或远程服务器可证明序列号是真实可信而非副本。序列号通常存储在标准串行 EEPROM 中,可轻松
复制,主机无法了解序列号是真实可信还是复制品。必须使用完整的序列号来保证惟一性。
ATSHA204A 可以生成高质量的随机数,并将其用于任何目的,包括作为此器件的加密协议的一部分。由
于每个 32 字节(256 位)随机数均独立于之前在此器件或任何其他器件上生成的数字,因此其包含在协议
计算中可确保重放攻击(即,重新传输先前成功的事务)始终失败。请参见随机数发生器(RNG)和
Random 命令章节。
ATSHA204A
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