信息安全芯片

信息安全芯片——市場(chǎng)、技術(shù)與問(wèn)題清華大學(xué)微電子學(xué)研究所陳弘毅內(nèi)容提要信息安全芯片必要性市場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題國(guó)家“十五”科技計(jì)劃微所工作介紹過(guò)去現(xiàn)在未來(lái)信息安全芯片——必要性信息安全問(wèn)題信息安全技術(shù)密碼技術(shù)，……密碼技術(shù)密碼算法+密碼協(xié)議密碼芯片密碼算法或協(xié)議的有效實(shí)現(xiàn)信息安全芯片密碼芯片，……信息安全芯片——市場(chǎng)基本認(rèn)識(shí)宏觀估計(jì)：保密通信、身份識(shí)別、數(shù)字簽名，各界對(duì)信息安全問(wèn)題的重視=市場(chǎng)機(jī)會(huì)不能及時(shí)提供產(chǎn)品、創(chuàng)造需求=市場(chǎng)機(jī)會(huì)的喪失目前處于發(fā)育階段，需各方努力，共同推動(dòng)；但市場(chǎng)的最終形成需要一個(gè)過(guò)程未來(lái)規(guī)模：不確定如果能讓每一個(gè)人有一臺(tái)數(shù)字簽名和驗(yàn)證的機(jī)器，則市場(chǎng)規(guī)模應(yīng)該不??！信息安全芯片——市場(chǎng)中間產(chǎn)品、輔助產(chǎn)品客戶系統(tǒng)方案芯片系統(tǒng)集成信息安全芯片——市場(chǎng)產(chǎn)品狀況隨機(jī)數(shù)發(fā)生器：RNG(RandomNumberGenerator)對(duì)稱密碼算法：DES，3DES，AES非對(duì)稱密碼算法：RSA，ECC安全處理器平臺(tái)：SOC(MPC180)

信息安全芯片——市場(chǎng)國(guó)內(nèi)狀況國(guó)家政策市場(chǎng)壁壘發(fā)展空間部門(mén)、行業(yè)中的應(yīng)用（銀行、稅務(wù)、證券、海關(guān)、……）缺乏通用產(chǎn)品（通信、電子政務(wù)）市場(chǎng)的形成國(guó)外產(chǎn)品的滲透機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)提供合適產(chǎn)品=抓住機(jī)會(huì)供給創(chuàng)造需求需求引導(dǎo)供給數(shù)字證書(shū)——數(shù)字奧運(yùn)信息安全芯片——技術(shù)算法類型隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（真、偽）分組算法消息摘要算法公鑰算法典型算法RC4DES，3DES，IDEA，AESMD4，MD5，SHA-1RSA，ECC信息安全芯片——技術(shù)芯片類型單功能：DES，3DES，AES，RSA，物理噪聲源多功能高端、低端SOC、ASIC嵌人式（Embeddedsystems)特征輸入輸出數(shù)據(jù)寬防攻擊目前一種趨勢(shì)：擴(kuò)展CPU功能，包括大數(shù)處理功能信息安全芯片——問(wèn)題算法空缺：國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)算法矛盾：國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際通行算法如何規(guī)劃芯片微控制器與CPU工藝、流片、投片防攻擊防邏輯攻擊防物理攻擊國(guó)家“十五五”科技計(jì)計(jì)劃算法標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)數(shù)分組算法消息摘要ECC算法的芯片片實(shí)現(xiàn)數(shù)字物理噪噪聲源分組加密芯芯片ECC（192，素素?cái)?shù)域，300次/秒）RSA（1024，，2000次/秒））SOC方式式（192，2000次/秒秒；1024，2000次/秒）組織實(shí)施（（各方協(xié)調(diào)調(diào)）清華微所工工作介紹———過(guò)去信息安全芯芯片近20種微小型保密密機(jī)：2種種保密機(jī)微電電子化：3種保密電臺(tái)：：2種密碼專用芯芯片：完成成2種；在在做3種IC卡芯片片：完成4種；在做做4種專利美國(guó)發(fā)明專專利3個(gè)清華微所工工作介紹———過(guò)去微小型保密密機(jī)密碼序列產(chǎn)產(chǎn)生ASICIC854-34mP阱CMOS工工藝，面積5.6x6.0mm2(1991年)上海貝嶺序列密碼同同步ASICIC854-44mP阱CMOS工工藝硅柵門(mén)門(mén)陣列設(shè)計(jì)計(jì)芯片面積5.7x5.8mm2(1991年)上海貝嶺清華微所工工作介紹———過(guò)去保密機(jī)微電電子化保密機(jī)同步步電路：4mP阱CMOS工工藝面積：4.74.4mm2(1992年)上海貝嶺密碼接口:3m硅柵N阱阱CMOS面積:4.374.48mm2(1993年)上海貝嶺清華微所工工作介紹———過(guò)去保密機(jī)微電電子化密碼產(chǎn)生:3m硅柵N阱阱CMOS面積:4.374.48mm2(1994年)上海貝嶺清華微所工工作介紹———過(guò)去密碼流發(fā)生生器：1.2μm雙層金屬屬布線N阱阱CMOS門(mén)陣列基基片主時(shí)鐘可達(dá)達(dá)30MHz，低電電壓工作：：3.3V以下，低低功耗，小小于2mw上海貝嶺（（1998）清華微所工工作介紹———過(guò)去碼流相關(guān)器器：N阱1.2m雙層金屬屬CMOS工藝低電壓：3.3V以以下，低功功耗：靜態(tài)態(tài)功耗小于于1mw上海貝嶺（（1999年）清華微所工工作介紹———過(guò)去DES和Tri-DESTHS00110DES處處理器標(biāo)準(zhǔn)DES算法單片ECB模式的DES加密密與解密40管腿雙雙列直插封封裝(DIP-40)1.2mCMOS工藝藝，8千門(mén)，7x7mm2，時(shí)鐘頻率10MHz，數(shù)據(jù)處理速速度40Mbit/sec無(wú)錫上華（（2000年）清華微所工工作介紹———過(guò)去AESTHS00111AES0.35mCMOS工藝4萬(wàn)門(mén)面積3x3mm2時(shí)鐘頻率66MHz數(shù)據(jù)處理速速度844.8Mbit/sec上海華虹NEC（2002年年）清華微所工工作介紹———過(guò)去RSATHM256模冪冪乘處理器器(1997年)基于Montgomery算算法線性脈動(dòng)陣陣列流水線線結(jié)構(gòu)256bit試驗(yàn)芯芯片規(guī)模：18677等等效門(mén)24腿DIP封裝0.8m雙層金屬屬CMOS工藝，實(shí)測(cè)時(shí)鐘頻頻率90MHz以上上RSA加解解密運(yùn)算速速度達(dá)117Kbps如0.25m工藝可獲獲1Mbps數(shù)據(jù)據(jù)率歐洲CMP公司加工工制造清華微所工工作介紹———過(guò)去SHA-1：0.6m雙層金屬屬CMOS工藝1萬(wàn)7千等等效門(mén)面積：4x4mm2時(shí)鐘頻率：：25MHz數(shù)據(jù)處理速速度：175Mbit/sec無(wú)錫上華（（2002年）清華微所工工作介紹———過(guò)去專利“AMethodofModularReductionandModularReductionCircuits””，陳弘毅、蓋蓋偉新，U.S.P5793659，1998.8.11“VariableRadixMultiplierCodingAlgorithm”，陳弘毅、蓋蓋偉新，U.S.P5828590，1998.10.27“SystolicLinearArrayModularMultiplierwithPipelinedProcessingElement”，陳弘毅、蓋蓋偉新，U.S.P6061706，2000.5.9清華微所工工作介紹———當(dāng)前ECC：基于曲線K-233密鑰長(zhǎng)233，特征征2曲線內(nèi)置隨機(jī)數(shù)數(shù)產(chǎn)生器四種功能：：ECDSA簽名產(chǎn)生生ECDSA簽名驗(yàn)證證多倍點(diǎn)計(jì)算算密鑰對(duì)生成成K-233曲線基域：域多項(xiàng)式：：曲線方程：：曲線上點(diǎn)的的個(gè)數(shù)：n=0x0000008000000000000000000000000000069D5B/B915BCD46EFB1AD5F173ABDF基點(diǎn)坐標(biāo)：：x=17232BA853A7E731AF129F22FF4149563A4/19C26BF50A4C9D6EEFAD6126y=1DB537DECE819B7F70F555A67C427A8CD9B/F18AEB9B56E0C11056FAE6A3清華微所工工作介紹———當(dāng)前ECC工作狀態(tài)時(shí)鐘周期數(shù)假定頻率每秒次數(shù)簽名產(chǎn)生25365

50MHz1971簽名驗(yàn)證56967

50MHz877多倍點(diǎn)計(jì)算23588

50MHz2119密鑰對(duì)生成23003

50MHz2173清華微所工工作介紹———當(dāng)前ECC中芯國(guó)際0.35庫(kù)庫(kù)各模塊之和和:12萬(wàn)萬(wàn)門(mén)中芯國(guó)際0.18庫(kù)庫(kù)規(guī)模：12萬(wàn)門(mén)大?。?.2*2.2最大工作頻頻率：100MHz功率：<2毫瓦/MHZ清華微所工工作介紹———未來(lái)信息安全芯芯片SOCRSA：1024/2000次ECC：192-256/2000次次Ha