苏州国芯开发出拥有自主知识产权的32位信息安全专用内核

苏州国芯科技有限公司推出32位嵌入式信息安全专用CPU及其SoC平台,为中国创建具有自主知识产权的安全产品提供了基础构件。该公司董事长郑茳表示:“目前国内在32位信息安全专用内核方面的产品还是一片空白,拥有自主知识产权的信息安全芯片在中国有极大的市场需求。”

苏州国芯的CPU都是基于摩托罗拉的M*Core发展而来的。“M*Core提供了原理性的核,C*Core则完成了在中国工艺上的验证。”该公司总经理华克路介绍道,“我们在M*Core的基础上开发了安全与多媒体应用的芯核。由于是基于经过市场验证过的M*Core,因此,C*Core具有很强的安全信息基础。”其中,CS320已经通过了华虹NEC 0.25微米工艺的流片验证。

除了CS320,同样作为32位RISC核芯的CS310/340分别通过了中芯国际以及台机电的0.18微米的工艺验证。CS310/320/340的工作频率分别是:100MHz、80MHz、150MHz；功耗分别是0.27mW/MHz、0.34mW/MHz以及0.5mW/MHz。

作为信息安全专用的32位RISC核,CS320 CPU在信息安全方面具有独特的新功能。它包含一个与C*Core核整合在一起的存储器保护单元(MPU),是内核与外设之间的桥梁。内核与外设的通信都要经过MPU的地址比较、访问属性许可和存储器加密单元(MEU)的加解密等环节的处理后才能完成。

在信息安全芯片中,常见的破解方法是将芯片反向解剖,然后读取芯片存储器中的内容。针对这种方法,MEU通过独有的加密算法,能够在对数据加密的同时将数据存储的地址打散。这样,在攻击者将芯片反向解剖的情况下,从存储器中读出的信息是经过加密并且地址交换的乱码,从而大大提高了芯片的抗攻击能力。同时,由于MEU的加密是透明的,不会降低内核的性能。

考虑到加密存储器,CS320将工作模式分为超级用户模式和普通用户模式。在超级用户模式下,设计者可以使用所有资源,包括控制/状态寄存器、影子寄存器、替换文件、设置用户模式等；而普通用户的操作权限则受到很多限制。整个存储器分成不同属性的分区:8个超级用户可编程的存储区以及2个超级用户可编程的特殊区域。

同时,通过操作系统区的硬件密钥和存储区可编程的密钥,CS320可以使CPU从启动就能得到安全保护。

此外,在芯片调试中,JTAG在提供很大的便利的同时也提供了一条攻击的途径,因此在CS320中去除了JTAG调试端口。为了方便调试,该公司提供了可扩展的软件仿真器SimDev,用于应用程序开发与调试。

目前,联想的“恒智”安全计算芯片即是基于CS320 CPU核芯开发成功的。据联想信息安全研究室谢巍博士介绍,恒智芯片已经通过了系统功能测试,并在Intel通过了LT兼容测试。华大、海尔、清华大学则是基于340/310CPU核各自开发了面向不同应用的平台。

除了CPU芯片,苏州国芯还提供了基于C*Core的SoC芯片设计平台CSOC300,这是一种可以达到最大系统重用的面向集成的设计方法。SoC设计平台至少包括一个处理器以及保证处理器有效工作的必要外设模块。通过重用这些经过验证的IP核,信息安全IP模块核设计平台可以为信息安全SoC设计者降低工程开发风险、减少成本和缩短开发周期。

CSOC300系统验证开发平台包括C310/C320S 测试芯片、2MB闪存、1MB FSRAM, OnCE 调试端口、Xilinx Virtex-II FPGA (XC2V3000-FG676)、时钟发生器等。

据该公司介绍,应用CSOC300平台,设计者可以很快地搭建自己的信息安全SoC模型,从而更加专注开发高附加值的面向应用的IP模块。在SoC设计中,验证占70%甚至更多的工作量。SoC300不仅能够快速建立SoC工程,还提供一个灵活、开放的验证环境,降低验证工作量。

作者:黄莺