一种信息防篡改系统及方法与流程

1.本发明涉及信息安全的技术领域，特别是涉及一种信息防篡改系统及方法。


背景技术：

2.随着信息技术的飞速发展，信息的安全传输越来越受到人们的重视。传输过程中的信息一旦发生窃取或篡改，轻则导致后续的流程无法进行，重则可能带来不可估量的损失。特别地，在芯片制造流程中，从晶圆流片、封装、测试到终端客户使用环节，都存在芯片的安全信息被窃取和/或篡改的隐患，严重影响了芯片的可用性。
3.现有技术中，通常通过签名、加密等方式避免信息的篡改。如申请号为201910034802.7的中国专利公开了一种防止信息篡改的方法，应用于设备服务器，包括：接收应用服务器发送的标识信息、应用公钥和第一签名，所述标识信息为设备终端的标识信息，所述应用公钥是由所述设备终端生成并发送给所述应用服务器的，所述第一签名是由所述设备终端在可信执行环境中使用设备私钥对应用公钥进行签名获得的，所述可信执行环境中存储的信息无法被不可信的应用程序修改；根据所述标识信息查找与所述设备私钥对应的公钥，获得设备公钥，所述设备公钥是与存储在设备终端的设备私钥对应的；若使用所述设备公钥对所述第一签名进行验证通过，则将验证结果发送给所述应用服务器。再如201611166091.1的中国专利公开一种信息防篡改方法，包括：在检测到具有权限的信息修改工具对内置信息的写信息请求，且对于所述内置信息的修改操作需要授权时，生成随机密钥；采用预设公钥加密所述随机密钥和待写入信息得到第一加密数据，通过所述信息修改工具传输所述第一加密数据至服务器，以使服务器根据所述第一加密数据生成第二加密数据；获取所述第二加密数据，采用所述随机密钥解密所述第二加密数据得到所述待写入信息，根据所述待写入信息修改所述内置信息。
4.然而，上述信息防篡改方法具有以下不足：
5.(1)算法复杂，对系统硬件要求较高；
6.(2)需占用较多的系统资源，应用场景有限。


技术实现要素：

7.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种信息防篡改系统及方法，通过采用一次可编程(one time programmable，otp)开关来控制信息的有限次数的写入和读出，有效避免了信息的窃取和篡改。
8.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种信息防篡改系统，所述系统包括存储模块、写模块、第一读模块和第二读模块；所述写模块通过第一otp开关与所述存储模块连接，用于将源信息写入所述存储模块；所述第一读模块通过第二otp开关与所述存储模块连接，用于读出所述存储模块中的写入信息，并在确认所述写入信息准确无误后断开所述第一otp开关及第二otp开关；所述第二读模块通过第三otp开关与所述存储模块连接，用于在所述第三otp开关闭合后读出所述存储模块中的存储信息；其中，所述第一otp开关、
所述第二otp开关和所述第三otp开关仅能够单次执行闭合操作或断开操作。
9.于本发明一实施例中，所述系统应用于芯片制造使用流程中，芯片的安全信息作为所述源信息；
10.所述写模块用于在芯片cp或ft测试阶段将所述源信息写入所述存储模块；
11.所述第一读模块用于在所述芯片cp或ft测试阶段读出所述存储模块中的写入信息，并在确认所述写入信息准确无误后断开所述第一otp开关及第二otp开关；
12.所述第二读模块用于在芯片使用阶段在所述第三otp开关闭合后读出所述存储模块中的存储信息。
13.于本发明一实施例中，所述写模块还用于根据所述源信息生成第一哈希码；所述第二读模块还用于根据所述存储信息生成第二哈希码，并比对所述第一哈希码和所述第二哈希码以确定所述源信息和所述存储信息是否一致。
14.于本发明一实施例中，所述第一读模块和所述第二读模块集成为一体，通过所述第二otp开关和所述第三otp开关与所述存储模块连接。
15.于本发明一实施例中，所述存储模块采用otp存储模块或mtp存储模块。
16.于本发明一实施例中，所述第一otp开关和所述第二otp开关的初始状态为闭合；所述第三otp开关的初始状态为断开。
17.于本发明一实施例中，所述第一otp开关、所述第二otp开关和所述第三otp开关均采用efuse存储器。
18.对应地，本发明提供一种信息防篡改方法，所述方法应用于信息防篡改系统，所述信息防篡改系统包括存储模块、写模块、第一读模块和第二读模块；所述写模块、所述第一读模块和所述第二读模块分别通过第一otp开关、第二otp开关和第三otp开关与所述存储模块连接；
19.所述信息防篡改方法包括以下步骤：
20.基于所述写模块通过所述第一otp开关将源信息写入所述存储模块；
21.基于所述第一读模块通过所述第二otp开关读出所述存储模块中的写入信息，并在确认所述写入信息准确无误后断开所述第一otp开关及第二otp开关；
22.基于所述第二读模块在所述第二otp开关闭合后读出所述存储模块中的存储信息；
23.其中，所述第一otp开关、所述第二otp开关和所述第三otp开关仅能够单次执行闭合操作或断开操作。
24.于本发明一实施例中，所述方法应用于芯片制造使用流程中，芯片的安全信息作为所述源信息；
25.所述写模块在芯片cp或ft测试阶段将所述源信息写入所述存储模块；
26.所述第一读模块在所述芯片cp或ft测试阶段读出所述存储模块中的写入信息，并在确认所述写入信息准确无误后断开所述第一otp开关及第二otp开关；
27.所述第二读模块在芯片使用阶段在所述第二otp开关闭合后读出所述存储模块中的存储信息。
28.于本发明一实施例中，所述写模块还用于根据所述源信息生成第一哈希码；所述第二读模块还用于根据所述存储信息生成第二哈希码，并比对所述第一哈希码和所述第二
哈希码以确定所述源信息和所述存储信息是否一致。
29.于本发明一实施例中，所述第一读模块和所述第二读模块集成为一体，通过所述第二otp开关和所述第三otp开关与所述存储模块连接。
30.于本发明一实施例中，所述存储模块采用otp存储模块或mtp存储模块。
31.于本发明一实施例中，所述第一otp开关和所述第二otp开关的初始状态为闭合；所述第三otp开关的初始状态为断开。
32.于本发明一实施例中，所述第一otp开关、所述第二otp开关和所述第三otp开关均采用efuse存储器。
33.本申请的一种信息防篡改系统及方法通过采用otp开关来实现信息的安全写入和读出，以及通过哈希加密算法来保证信息传输的安全性，从而可以从晶圆制造到终端用户的所有流程中有效避免和防止信息被窃取和篡改，而且对硬件配置要求低，具有广泛的应用场景。
附图说明
34.图1显示为本发明的信息防篡改系统于一实施例中的结构示意图；
35.图2显示为本发明的信息防篡改系统在写入操作时的状态示意图；
36.图3显示为本发明的信息防篡改系统在首次读出操作时的状态示意图；
37.图4显示为本发明的信息防篡改系统在再次读出操作时的状态示意图；
38.图5显示为本发明的信息防篡改方法于一实施例中的流程图。
39.元件标号说明
[0040]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
存储模块
[0041]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
写模块
[0042]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一读模块
[0043]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二读模块
[0044]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一otp开关
[0045]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二otp开关
[0046]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三otp开关
具体实施方式
[0047]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0048]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0049]
如图1所示，于一实施例中，本发明的信息防篡改系统包括存储模块1、写模块2、第
一读模块3和第二读模块4。所述写模块2通过第一otp开关5与所述存储模块连接1，所述第一读模块3通过第二otp开关6与所述存储模块1连接，所述第二读模块4通过第三otp开关7与所述存储模块1连接。其中，在初始状态下，所述第一otp开关5和所述第二otp开关6均为闭合状态，所述第三otp开关7为断开状态。
[0050]
所述otp开关是通过编程仅能够执行一次闭合操作或断开操作的开关，所述闭合操作和所述断开操作在物理上是不可逆的。具体地，所述otp开关仅能够进行一次编程，其可以从1改写成0，也可以从0改写成1；一次改写完成之后，无法再将0改写成1，将1改写成0。于本发明一实施例中，所述第一otp开关、所述第二otp开关和所述第三otp开关均采用efuse存储器。efuse存储器类似于eeprom。不同的是，efuse存储器是一次性可编程存储器，通过一根熔丝进行编程。其中，一个持续200微秒的10毫安直流脉冲就足以编程单根熔丝。通过所述熔丝的通断能够实现开关的闭合和断开。
[0051]
如图2所示，当需要进行信息的写入时，由于所述第一otp开关5处于闭合状态，所述写模块2直接将源信息写入所述存储模块1。同时，由于所述第二otp开关6也处于闭合状态，所述第一读模块3直接从所述存储模块1中读出所述存储模块1中的写入信息，以验证所述写入信息是否与所述源信息一致。如图3所示，若二者一致，则表示此次写操作无误，断开所述第一otp开关5及第二otp开关6；若二者不一致，则表示此次写操作有误，可重新基于所述写模块2进行所述源信息的写入，基于所述第一读模块3进行所述写入信息的读出，直至所述源信息和所述写入信息一致，并断开所述第一otp开关5及第二otp开关6。通过上述操作，可保证所述源信息的准确写入，且由于所述第一otp开关5及第二otp开关6的断开，无法对所述存储模块1进行再次写入，从而避免了信息的篡改和窃取。
[0052]
如图4所示，当需要对所述存储模块1中的存储信息进行读出时，由于所述第三otp开关7处于断开状态，故首先需闭合所述第三otp开关7，再通过所述第二读模块4从所述存储模块1中读出其上的存储信息。由于所述第三otp开关7仅可单次闭合，故所述存储模块1中的信息仅可被读出一次，有效避免了信息的窃取。若在读出所述存储信息之前，所述第三otp开关7已经闭合，则可证明所述存储模块1中的存储数据被非法读取。
[0053]
特别地，在芯片制造使用流程中，芯片的安全信息直接影响到芯片本身的可用性，故需要进行安全传输。在芯片制造使用流程中，通常需要进行cp(chip probe，晶圆测试)测试、封装、ft(final test，最终测试)测试后送达终端用户。其中，cp测试是封装前在晶圆阶段对芯片测试；ft测试是封装完成后进行的测试。于本发明一实施例中，本发明的信息防篡改系统应用于芯片制造使用流程中。其中，芯片的安全信息作为所述源信息。所述写模块用于在芯片cp或ft测试阶段将所述源信息写入所述存储模块；所述第一读模块用于在所述芯片cp或ft测试阶段读出所述存储模块中的写入信息，并在确认所述写入信息准确无误后断开所述第一otp开关及第二otp开关；所述第二读模块用于在芯片使用阶段在所述第三otp开关闭合后读出所述存储模块中的存储信息。因此，无论是在芯片的cp测试阶段还是ft测试阶段，均可以通过所述第一otp开关及所述第二otp开关实现安全信息的准确写入，且仅能够在终端用户处通过所述第三otp开关实现所述安全信息的读出。该方法在cp或ft写入及确认信息的时候可以监控并确认之前的流程(晶圆制造、运输等)中有无非法的信息写入；在终端用户处可以监控cp或ft之后到终端用户的所有流程(封装、运输、初始化等)有无信息的篡改，并且防止了所有中间流程中信息的窃取，实现防窃取和防篡改的目的。
[0054]
为了进一步保证本发明的信息防篡改系统中的源信息的传输的安全性，于本发明一实施例中，所述写模块2还用于根据所述源信息生成第一哈希码；所述第二读模块4还用于根据所述存储信息生成第二哈希码，并比对所述第一哈希码和所述第二哈希码以确定所述源信息和所述存储信息是否一致。也就是说，所述写模块2在写入所述源信息时，首先通过哈希加密算法将所述源信息转换为对应的哈希码。哈希加密算法能够将任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间。通过所述哈希加密函数，能够将所述源数据压缩为唯一的第一哈希码。所述第二读模块4在读出所述存储信息之后，同样采用所述哈希加密算法对所述存储信息进行加密，进而获取所述第二哈希码。其中，第一哈希码通过明文传送给终端用户，第二哈希码在终端客户处生成。通过比对所述第一哈希码和所述第二哈希码，可以判断所述存储信息是否与所述源信息相一致。若所述存储信息与所述源信息相一致，表示所述源信息准确无误地进行传输，没有发生篡改；若所述存储信息与所述源信息不相一致，则表明所述源信息发生了篡改。
[0055]
于本发明一实施例中，所述第一读模块3和所述第二读模块4可集成为一体，通过所述第二otp开关6和所述第三otp开关7与所述存储模块1连接。也就是说，所述信息防篡改系统只需提供一个读模块即可，该读模块具有两次数据读出功能，一次用于验证写入信息的准确性，一次用于读出存储信息。通过上述结构，进一步简化了系统架构，降低了成本。
[0056]
于本发明一实施例中，所述存储模块1采用otp存储模块或mtp(multi time program，多次编程)或闪存(flash)存储模块，可根据不同的应用场景进行选择。
[0057]
如图5所示，于一实施例中，本发明的信息防篡改方法应用于信息防篡改系统，所述信息防篡改系统包括存储模块、写模块、第一读模块和第二读模块；所述写模块、所述第一读模块和所述第二读模块分别通过第一otp开关、第二otp开关和第三otp开关与所述存储模块连接。其中，在初始状态下，所述第一otp开关和所述第二otp开关均为闭合状态，所述第三otp开关为断开状态。
[0058]
所述信息防篡改方法包括以下步骤：
[0059]
步骤s1、基于所述写模块通过所述第一otp开关将源信息写入所述存储模块。
[0060]
如图2所示，当需要进行信息的写入时，由于所述第一otp开关处于闭合状态，所述写模块直接将源信息写入所述存储模块。
[0061]
步骤s2、基于所述第一读模块通过所述第二otp开关读出所述存储模块中的写入信息，并在确认所述写入信息准确无误后断开所述第一otp开关及第二otp开关。
[0062]
同时，由于所述第二otp开关6也处于闭合状态，所述第一读模块直接从所述存储模块中读出所述存储模块中的写入信息，以验证所述写入信息是否与所述源信息一致。如图3所示，若二者一致，则表示此次写操作无误，断开所述第一otp开关及第二otp开关；若二者不一致，则表示此次写操作有误，可重新基于所述写模块进行所述源信息的写入，基于所述第一读模块进行所述写入信息的读出，直至所述源信息和所述写入信息一致，并断开所述第一otp开关及第二otp开关。通过上述操作，可保证所述源信息的准确写入，且由于所述第一otp开关及第二otp开关的断开，无法对所述存储模块进行再次写入，从而避免了信息的篡改和窃取。
[0063]
步骤s3、基于所述第二读模块在所述第二otp开关闭合后读出所述存储模块中的
存储信息。
[0064]
如图4所示，当需要对所述存储模块中的存储信息进行读出时，由于所述第三otp开关处于断开状态，故首先需闭合所述第三otp开关，再通过所述第二读模块从所述存储模块中读出其上的存储信息。由于所述第三otp开关仅可单次闭合，故所述存储模块中的信息仅可被读出一次，有效避免了信息的窃取。若在读出所述存储信息之前，所述第三otp开关已经闭合，则可证明所述存储模块中的存储数据被非法读取。
[0065]
特别地，在芯片制造使用流程中，芯片的安全信息直接影响到芯片本身的可用性，故需要进行安全传输。在芯片制造使用流程中，通常需要进行cp(chip probe，晶圆测试)测试、封装、ft(final test，最终测试)测试后送达终端用户。其中，cp测试是封装前在晶圆阶段对芯片测试；ft测试是封装完成后进行的测试。于本发明一实施例中，本发明的信息防篡改系统应用于芯片制造使用流程中。其中，芯片的安全信息作为所述源信息。所述写模块用于在芯片cp或ft测试阶段将所述源信息写入所述存储模块；所述第一读模块用于在所述芯片cp或ft测试阶段读出所述存储模块中的写入信息，并在确认所述写入信息准确无误后断开所述第一otp开关及第二otp开关；所述第二读模块用于在芯片使用阶段在所述第三otp开关闭合后读出所述存储模块中的存储信息。因此，无论是在芯片的cp测试阶段还是ft测试阶段，均可以通过所述第一otp开关及所述第二otp开关实现安全信息的准确写入，且仅能够在终端用户处通过所述第三otp开关实现所述安全信息的读出。该方法在cp或ft写入及确认信息的时候可以监控并确认之前的流程(晶圆制造、运输等)中有无非法的信息写入；在终端用户处可以监控cp或ft之后到终端用户的所有流程(封装、运输、初始化等)有无信息的篡改，并且防止了所有中间流程中信息的窃取，实现防窃取和防篡改的目的。
[0066]
为了进一步保证本发明的信息防篡改系统中的源信息的传输的安全性，于本发明一实施例中，所述写模块还根据所述源信息生成第一哈希码；所述第二读模块还根据所述存储信息生成第二哈希码，并比对所述第一哈希码和所述第二哈希码以确定所述源信息和所述存储信息是否一致。也就是说，所述写模块在写入所述源信息时，首先通过哈希加密算法将所述源信息转换为对应的哈希码。哈希加密算法能够将任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间。通过所述哈希加密函数，能够将所述源数据压缩为唯一的第一哈希码。所述第二读模块在读出所述存储信息之后，同样采用所述哈希加密算法对所述存储信息进行加密，进而获取所述第二哈希码。其中，第一哈希码通过明文传送给终端用户，第二哈希码在终端客户处生成。通过比对所述第一哈希码和所述第二哈希码，可以判断所述存储信息是否与所述源信息相一致。若所述存储信息与所述源信息相一致，表示所述源信息准确无误地进行传输，没有发生篡改；若所述存储信息与所述源信息不相一致，则表明所述源信息发生了篡改。
[0067]
于本发明一实施例中，所述第一读模块和所述第二读模块可集成为一体，通过所述第二otp开关和所述第三otp开关与所述存储模块连接。也就是说，所述信息防篡改系统只需提供一个读模块即可，该读模块具有两次数据读出功能，一次用于验证写入信息的准确性，一次用于读出存储信息。通过上述结构，进一步简化了系统架构，降低了成本。
[0068]
于本发明一实施例中，所述存储模块采用otp存储模块或mtp存储模块或闪存(flash)存储模块，可根据不同的应用场景进行选择。
[0069]
综上所述，本发明的信息防篡改系统及方法通过采用otp开关来控制信息的有限次数的写入和读出；通过哈希加密算法保证了信息传输的安全性；对硬件配置要求低，具有广泛的应用场景；有效避免了信息的窃取和篡改，保证了信息的安全传输。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0070]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。