赵长青，卢起斌，侯亚辉

(中国传媒大学广播电视数字化教育部工程研究中心，北京 100024)

自现场可编程门阵列(FPGA)问世以来，其生产工艺已经达到28 nm，与专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)昂贵的设计费用相比，FPGA 以其成本优势与编程灵活性促进了其在电子产品中日益广泛的应用［1］。然而，基于SRAM 技术的FPGA 在系统断电后其内部配置数据就会消失，所以系统上电时必须给FPGA 重新加载配置文件以让系统正常运行。在配置过程中，可以利用一定的电路对配置信号引脚采样获取设计者的配置信息，从而达到克隆设计的目的［2］，因此，对重要的FPGA 设计采取必要的加密认证技术成为设计者必须解决的问题。

为防止非法机构对FPGA 配置进行拷贝和克隆，保护设计者的知识产权，Xilinx 公司Virtex 系列和Altera 公司Stratix 系列这类高端FPGA 支持对配置数据比特流加密操作。只有当FPGA 中含有相同的密钥时，这些数据流才可以被解密而运行。但是这种加密方法对低成本的FPGA 应用不适用。因此，这里采用了将FPGA和外置安全存储器结合，利用敌我识别IFF(Identification Friend or Foe)技术保证其设计安全的一个解决方案［3］。这种方法对所有FPGA 系列都适用，成本低廉。本文在Altera 公司的EP3C16F484C6 低端FPGA 中进行编程和调试，验证了这种方法的可行性，防止了克隆设计。

1 安全认证方案

真正安全的认证系统必须能够证明它的发起者是可信的。基于SHA-1 算法的安全存储器利用其算法不可逆特性将其加入到需要受保护的电子系统中，可以起到保护电子产品的作用［4］。本设计采用DS2432 安全存储器构建了一种可靠的安全认证系统，对单总线技术、伪随机数以及安全散列算法(SHA-1)进行了分析。……