[发明专利]一种SRAM型FPGA的加密装置及方法

权利要求书

1.一种SRAM型FPGA的加密装置，其特征在于，包括：SRAM型FPGA芯片、非易失性存储器件、片外SRAM芯片、静态认证串号远程更换接口、静态认证串号输入按键和可拆除加密使能开关，其中：

SRAM型FPGA芯片，包括用户逻辑模块和加密认证模块，其中：

用户逻辑模块，用于实现SRAM型FPGA芯片的用户逻辑功能；

加密认证模块，包括静态认证串号更换模块、初始序列加密模块和FPGA序列号获取模块，其中：

静态认证串号更换模块，用于接收并解析通过静态认证串号远程更换接口以及静态认证串号输入按键输入的静态认证串号更换信息，再将更换信息送往初始序列加密模块；

FPGA序列号获取模块，通过逻辑功能实现对FPGA序列号的合法获取，并将获取的FPGA序列号送往初始序列加密模块；

初始序列加密模块，用于实现对SRAM型FPGA芯片的第一次加密、对非易失性存储器件和片外SRAM芯片进行读写控制、实现静态认证序列号更换并根据安全认证的结果判定是否向用户逻辑模块发送开始工作信号；

非易失性存储器件，其端口与SRAM型FPGA芯片的配置管脚相连，用于存储SRAM型FPGA芯片的配置文件数据以及包含静态认证串号、认证初始序列和认证加密结果的安全信息；

片外SRAM芯片，用于存储SRAM型FPGA芯片的成功配置次数，其供电采用相对于加密装置独立的电池供电方式；

静态认证串号远程更换接口，用于接收用户远程发送的静态认证串号更换信息；

静态认证串号输入按键，用于接收用户本地发送的静态认证串号更换信息；

可拆除加密使能开关，用于向初始序列加密模块发送单比特的加密使能信号。

2.一种SRAM型FPGA的加密方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)加密装置加电后，SRAM型FPGA芯片从非易失性存储器件中读取配置文件，并实现对SRAM型FPGA芯片的配置；

(2)FPGA序列号获取模块获取FPGA序列号，并将获取的FPGA序列号发送至初始序列加密模块；

(3)初始序列加密模块判断加密使能信号是否为高电平，若是，执行步骤(3a)，进行对SRAM型FPGA芯片的第一次加密，否则执行步骤(4)：

(3a)初始序列加密模块定义静态认证串号，并将该静态认证串号写入非易失性存储器件，同时将成功配置次数值设置为1，再将成功配置次数写入片外SRAM芯片，并执行步骤(3b)；

(3b)初始序列加密模块将FPGA序列号、静态认证串号和成功配置次数依次进行拼接，得到认证初始序列，将其写入非易失性存储器件，并执行步骤(3c)；

(3c)初始序列加密模块采用用户选取的加密算法，对认证初始序列进行加密计算，得到认证加密结果，将其写入非易失性存储器件，并执行步骤(3d)；

(3d)关断加密装置电源，并将可拆除加密使能开关拆除，实现并结束对SRAM型FPGA芯片的第一次加密；

(4)加密认证模块实现两级安全认证，包括如下步骤：

(4a)初始序列加密模块分别读取FPGA序列号获取模块中获取的FPGA序列号、非易失性存储器件中存储的静态认证串号和片外SRAM芯片中存储的成功配置次数，并对读取的数据依次进行拼接，得到待加密初始序列；

(4b)初始序列加密模块读取非易失性存储器件中存储的认证初始序列，并与待加密初始序列进行对比，若一致，则判定第一级认证成功，确认SRAM型FPGA芯片、非易失性存储器件和片外SRAM芯片安全，并执行步骤(4c)，否则判定认证失败，SRAM型FPGA芯片停止工作，且不对非易失性存储器件及片外SRAM芯片进行写操作，保持其中的存储信息不变；

(4c)初始序列加密模块读取非易失性存储器件中存储的认证加密结果，并采用用户选取的加密算法对待加密初始序列进行加密计算，将计算得到的待认证加密结果和认证加密结果进行对比，若一致则判定第二级认证通过，确认SRAM型FPGA芯片从非易失性存储器件读取的配置文件正确，并执行步骤(5)，否则判定第二级认证失败，SRAM型FPGA芯片停止工作，且不对非易失性存储器件及片外SRAM芯片进行写操作，保持其中的存储信息不变；

(5)初始序列加密模块更新安全信息和成功配置次数，同时向用户逻辑模块发送开始工作信号：

(5a)初始序列加密模块将成功配置次数加1后重新写入片外SRAM芯片替换原参数，同时将FPGA序列号、静态认证串号和新的成功配置次数依次拼接，得到新的认证初始序列，并对新的认证初始序列进行加密计算得到新的认证加密结果，将新的认证初始序列和新的认证加密结果分别写入非易失性存储器件；

(5b)初始序列加密模块向用户逻辑模块发送开始工作信号，用户逻辑模块收到该信号后开始正常工作；

(6)加密认证模块随时准备更换静态认证串号：SRAM型FPGA芯片正常工作时，加密认证模块处于随时待命状态，加密认证模块接收到用户通过静态认证串号远程更换接口或静态认证串号输入按键发送的静态认证串号更换信息后，立即做出响应并实现静态认证串号的更换。