CN102375941A - 一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的系统与方法。该系统包括标识生成模块、图形化标识识别模块和标识验证模块。该系统验证芯片合法性的方法包括3个基本工作流程：图形化标识的生成流程、图形化标识的识别流程、图形化标识的验证流。用户在验证芯片合法性时，使用图形化标识识别模块识别芯片上的图形化标识，并将图形化标识还原为校验标识，校验标识传输给标识验证模块，标识验证模块将校验标识与存储在芯片中的内部标识作比对，如果校验标识与内部标识不相符，证明芯片的图形化标识被篡改，用户可以判断芯片为伪造或非法，并可进一步的禁止用户下载应用程序；如果校验标识与内部标识相符，证明芯片是合法，允许进一步操作权限。

Description

一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的方法和系统

技术领域

本发明涉及信息安全领域，特别涉及用于验证芯片合法性的系统和方法。

背景技术

随着信息安全技术的发展，各种安全产品越来越普及，包括用于网上银行的USB KEY、移动支付的TF-SIM卡、可信计算TCM芯片、加密U盘等，这些安全产品都利用安全芯片来实现其安全功能。由于安全芯片具有广阔的市场前景和巨大的利润空间，非法经营者会试图采用篡改芯片标识的方式将知名厂商生产的芯片篡改成自己的芯片，或者在非知名厂商生产的芯片表面伪造知名厂商的标识，从中获取非法利益。此外，为了保证芯片使用的安全性，应禁止不具有芯片使用权限的用户及恶意攻击者下载应用程序。

现有的部分芯片只是简单的在芯片表面标注了芯片的唯一序列号、生产厂商、芯片型号、生产批号等信息，仅依据这些信息： 

1. 芯片的真实生产厂商无法验证自己的芯片Logo印刷与芯片本身的一致性，同时不方便自动化辨认管理；

2. 如果具备该图案标识的芯片被恶意篡改为另一具备图案标识的芯片，例如，正规厂商的芯片标识被篡改为另一厂商的芯片标识，虽然芯片由正规厂商生产，用户却无法确切获知芯片的真实生产厂商；

3. 如果不具备该图案标识的芯片被恶意篡改为另一具备图案标识的芯片，例如，同功能的芯片由技术实力较弱的厂商生产，却标注正规厂商的芯片标识，用户买到低劣的芯片；

4. 如果芯片带有不能被肉眼直观辨认的图案标识，伪造者保留该标识并篡改芯片的品牌或规格，也可能骗过用户，使其无法确切获知芯片的真实生产厂商；

5. 不能防止不具有芯片使用权的用户以及恶意攻击者使用芯片，导致芯片的滥用。

这些因素严重损害了正规芯片制造商和消费者的权益，进一步，也不能防止不具有芯片使用权限的用户以及恶意攻击者使用芯片，给芯片的使用造成了安全隐患。

另外，在现有半导体器件制造及测试领域，由于测试的需要，有在半导体芯片制作标示以方便半导体芯片测试的技术，如专利CN100576434C公开了一种半导体芯片标识的制作方法，其通过确定于芯片一一对应的芯片标识图形，在对芯片测试完以后，根据芯片上的标识确定该芯片位于原晶圆中的位置，从而确定整个晶圆的质量情况，以便在后续芯片制作过程中注意出现缺陷问题的位置，其效果只是提高了芯片的检查和品管工作的效率，但是由于技术方案不同，应用领域不同，要解决的技术问题不同，其对芯片使用安全性并无贡献。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的方法和系统，解决由于非法经营者篡改芯片标识带来的安全隐患。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的系统，包括标识生成模块、图形化标识识别模块及标识验证模块；其中，标识生成模块用于根据芯片信息在芯片内生成内部标识以及校验标识，并根据校验标识在芯片外部生成图形化标识；图形化标识识别模块用于识别芯片的图形化标识，将图形化标识还原成校验标识；标识验证模块用于获得芯片内部标识，并将内部标识与图形化标识识别模块还原的校验标识进行校验。

本发明的有益效果是：通过图形化标识和内部标识的比对，可验证芯片Logo印刷与芯片本身的一致性，便于自动化辨认管理；可有效地验证芯片的合法性，进一步，可根据验证的结果决定是否向用户开放操作权限，增强了芯片使用的安全性。

进一步，所述图形化标识生成模块包括芯片信息数据库、信息编码单元、内部标识生成单元、内部标识下载单元、校验标识生成单元、图形化标识生成单元、图形化标识印制单元、服务单元、通信单元；其中，芯片信息数据库存储代表芯片的信息；信息编码单元将芯片信息处理为编码信息；内部标识生成单元根据芯片的编码信息生成内部标识；内部标识下载单元负责将内部标识下载到芯片的存储单元中；校验标识生成单元根据芯片的编码信息生成校验标识；图形化标识生成单元根据校验标识生成图形化的标识；图形化标识印制单元负责图形化标识的印制；服务单元响应图形化标识印制、内部标识下载等服务请求;通信单元负责本模块内部以及与图形化标识识别模块和标识验证模块的通信。

进一步，所述芯片信息数据库存储代表芯片的信息包括芯片唯一序列号、生产厂家、芯片型号、生产批号和/或生产日期。

进一步，所述图形化标识是以下信息的组合或编码：芯片唯一序列号、芯片的生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期。

进一步，其特征在于，所述图形化标识印制单元为击打式和非击打式打印机。

进一步，所述图形化标识为一维、二维条形码、包含芯片标识的图案；所述图形化标识附着或印刷于芯片上、下表面、芯片侧面或芯片封装上。

进一步，图形化标识识别模块包括：图形化标识识别单元、标识处理单元、数据收发单元；其中，图形化标识识别单元负责识别芯片上的图形化标识；标识处理单元将图形化标识还原成校验标识；数据收发单元负责将校验标识传输给图形化标识验证模块。

进一步，所述图形化标识识别单元为一维、二维条形码识别装置以及图案识别装置。

进一步，所述标识验证模块包括：标识获取单元、标识验证单元、显示单元、通信单元；其中，标识获取单元负责获取芯片存储单元中的内部标识和接收识别模块的校验标识；标识验证单元根据内部标识和验证算法对识别模块输入的校验标识进行校验；显示单元根据验证结果生成验证信息并将信息显示给用户；通信单元负责与标识生成模块、图形化标识识别模块进行通信。

进一步，所述芯片包括：存储单元、服务单元、通信单元、存储器读写单元、安全单元；其中，存储单元存储内部标识、启动引导代码以及用户应用程序；服务单元一方面与标识生成模块通讯，以响应内部标识的下载请求，另一方面与标识验证模块通讯，以响应验证模块读取内部标识的请求；通信单元用于与所述系统中的模块进行通信，包括数据传输；存储器读写单元将内部标识读出或者写入芯片的存储单元；安全单元主要是对芯片的存储单元进行读写保护。

本发明还提供了一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的方法，包括：

步骤A：在芯片内生成内部标识，并根据内部标识生成校验标识，再根据校验标识在芯片外部生成图形化标识；

步骤B：识别图形化标识并还原为校验标识；

步骤C：读取芯片内部标识，并将内部标识与还原的校验标识进行对比，判断校验标识与内部标识是否一致或具有唯一对应关系，以验证芯片的合法性。

进一步，所述步骤A包括：标识生成模块读取数据库中的芯片信息；判断芯片信息是否完整；若芯片信息完整则将芯片信息格式化处理生成内部标识和验证标识；将内部标识存储至芯片或数据库，并生成图形化标识。

进一步，所述步骤B包括：图形化标识识别模块识别芯片是否有图形化标识；若存在图形化标识则识别图形化标识；若成功识别图形化标识则将图形化标识处理为校验标识，并将校验标识传输给标识验证模块。

进一步，所述步骤C包括：标识验证模块接收识别模块传输的校验标识，并获取内部标识；若成功获取内部标识则判断内部标识和校验标识是否一致；若内部标识和校验标识一致则开放芯片接口权限，并生成验证正确信息，否则生成验证错误信息；显示验证结果信息。

进一步，所述步骤C中生成验证信息包括：标识验证模块读取芯片存储单元中的芯片编码信息；芯片编码信息解码为厂商信息；若内部标识与图形化标识一致，则显示验证成功，并显示芯片的厂商信息；若不一致，则显示验证失败，并显示芯片的真实厂商信息；显示验证结果和芯片厂商信息。

进一步，所述厂商信息为芯片的生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期。

进一步，所述步骤A中，所述内部标识、校验标识和图形化标识是以芯片的唯一序列号、生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期为部分或全部信息组合或编码生成的。

进一步，所述校验标识与图形化标识存在唯一对应关系。

附图说明

图1一种应用本发明的验证芯片合法性的系统工作流程图；

图2 是图形化标识生成流程；

图3 是图形化标识识别流程；

图4 是图形化标识验证流程；

图5是验证结果生成流程；

图6是带图形化标识的芯片示意图。

 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，图1描述了一种应用本发明的验证芯片合法性的系统工作流程图。该系统由标识生成模块、图形化标识识别模块和验证模块组成。

标识生成模块包含芯片信息数据库、信息编码单元、内部标识生成单元、内部标识下载单元、校验标识生成单元、图形化标识生成单元、图形化标识印制单元、服务单元、通信单元。芯片信息数据库存储代表每款芯片的信息，如芯片唯一序列号、生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期等芯片信息；信息编码单元将芯片信息处理为编码信息；内部标识生成单元根据芯片的编码信息生成内部标识；内部标识下载单元负责将内部标识下载到芯片的存储单元中；校验标识生成单元根据芯片的编码信息生成校验标识；图形化标识生成单元根据校验标识生成图形化的标识；图形化标识印制单元负责图形化标识的印制；服务单元响应图形化标识印制、内部标识下载等服务请求;通信单元负责本模块内部以及与系统其它模块的通信。

图形化标识识别模块包含图形化标识识别单元、标识处理单元、数据收发单元。图形化标识识别单元负责识别芯片上的图形化标识；标识处理单元将图形化标识还原成校验标识；数据收发单元负责将校验标识传输给图形化标识验证模块。

标识验证模块包含标识获取单元、标识验证单元、显示单元、通信单元。标识获取单元负责获取芯片存储单元中的内部标识和接收识别模块的校验标识；标识验证单元根据内部标识和验证算法对识别模块输入的校验标识进行校验。若芯片的图形化标识被篡改，校验标识与内部标识不一致，会校验失败；显示单元根据验证结果生成验证信息并将信息显示给用户；通信单元负责与系统其它模块通信。

其中，芯片包括图形化标识、存储单元、服务单元、通信单元、存储器读写单元、安全单元。图形化标识含有芯片的生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期等芯片信息；存储单元存储内部标识、启动引导代码以及用户应用程序；服务单元一方面与（图形化）标识生成模块通讯，以响应内部标识的下载请求，另一方面与验证模块通讯，以响应验证模块读取内部标识的请求；通信单元负责与系统其它模块通信，包括数据传输；存储器读写单元将内部标识读出或者写入芯片的存储单元；安全单元主要是对芯片的存储单元进行保护，防止内部标识被非法读写。

图形化标识可附着或印刷于芯片上、下表面，如果芯片厚度允许，还可附着或印刷于芯片侧面，若位于芯片下表面，则在图形化标识识别模块读取标识后，待芯片焊接在PCB板上并上电后，再行识别验证，图形化标识除可附着或印刷在传统芯片封装上外，还可附着或印刷在接触式智能卡、非接触式智能卡、系统集成封装卡（例如TF卡、RFID-SIM卡）等芯片封装上；图形化标识包含可以证明芯片合法性的信息并可被图形化标识识别模块识别，证明芯片合法的信息可以是每枚芯片所具有的唯一序列号、生产厂商、芯片型号、防伪标识等信息的编码，图形化标识包括一维、二维条形码、包含芯片标识的图案，要求条形码或图案所承载的信息因不同款芯片不同而不同，所述不同款芯片包括不同规格芯片，以及相同规格但不同芯片个体。

标识生成模块可利用计算机和打印设备实现，图形化标识识别模块可利用计算机和识别设备实现，图形化标识验证模块可在计算机或者芯片中实现，带图形化标识的芯片是一个独立实体。其中打印设备可以是各种击打式和非击打式打印机，识别设备可以是一维、二维条形码识别装置以及各种图案识别装置。

为了使用本发明的方法对芯片的合法性进行验证，首先要生成图形化的标识，如图2所示。芯片在生产时，生产厂家可以将芯片的惟一序列号、生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期等芯片信息存入数据库，通常这些芯片信息是以字符形式存储的。生成图形化标识时，首先标识生成模块读取数据库中的芯片信息，并判断芯片信息是否完整，如果芯片信息不完整，该芯片信息无效，选取下一条芯片信息；如果芯片信息完整，则将芯片信息格式化为固定长度的十六进制值A，对A进行哈希运算得到内部标识B，将内部标识B存储至芯片或数据库，对内部标识B作奇偶位置换得到校验标识B’，采用公用的或者设计的专用数字图像处理算法，根据B’生成图形化标识，生成的图形化标识如图6所示。

用户在进行芯片合法性验证时如图3所示，首先判断芯片是否有图形化标识，若存在则启动图形化标识识别单元识别芯片上的图形化标识，在成功识别图形化标识后，图形化标识被处理为数值信息的校验标识A，校验标识A传输给标识验证模块。

标识验证模块接收到校验标识A后，验证模块向芯片发起读取内部标识的请求，若存储器读写单元读取内部标识失败，则芯片向验证模块返回错误标志，若获取内部标识成功，则返回内部标识B，标识验证单元将内部标识B作奇偶位置换，得到内部标识C，核对计算的C是否与校验标识A相等，若二者不同，则判定图形化标识被篡改，生成验证错误信息；若二者相等，则判断图形化标识合法，生成验证正确信息，最后将验证结果显示给用户。整个图形化标识验证流程如图4所示。

图形化标识验证流程中的验证信息生成流程，是显示单元根据验证的结果生成对应的验证信息并显示给用户，具体为：

通信单元读取芯片存储单元中的芯片编码信息；

芯片编码信息解码为芯片的生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期等厂商信息；

若内部标识与图形化标识一致，则显示验证成功，并显示芯片的厂商信息；若不一致，则显示验证失败，并显示芯片的真实厂商信息；

显示验证结果和芯片厂商信息。

整个验证信息生成流程如图5所示。

至此，整个图形化标识的验证流程结束。利用本发明提出的利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的系统和方法，有益效果是： 

1. 通过图形化标识与内部标识的比对,芯片的真实生产厂商可验证自己的芯片logo印刷与芯片本身的一致性，同时便于自动化辨认管理；

2. 如果具备该图案标识的芯片被恶意篡改为另一具备图案标识的芯片，例如，正规厂商的芯片标识被篡改为另一厂商的芯片标识，通过图形化标识与内部标识的比对，用户可以验证芯片的标注信息合法性；进一步的，可由芯片判断，根据判断决定芯片是否接受后续命令

3. 如果不具备该图案标识的芯片被恶意篡改为另一具备图案标识的芯片,通过图形化标识与内部标识的比对,用户仍可验证芯片的标注信息的合法性，例如芯片由技术实力较弱的厂商生产，却被冒充为正规厂商的产品，使用者可以排除该风险；

4. 如果具备该图案标识的芯片被恶意篡改为另一不具备图案标识的芯片，如果引入下载权限控制机制，芯片启动引导代码将无法进行判断，芯片将不接收任何调试下载命令，篡改将毁坏芯片的生命周期；

5. 如果具备该图案标识的芯片被恶意篡改为另一品牌或规格的芯片商标，但保留图案标识未被篡改，那么虽然下载等操作控制权不受影响，但验证模块可显示出芯片的真实来源信息，提醒用户注意芯片商标被篡改；

6. 通过图形化标识与内部标识的比对，可判断芯片的合法性，进一步，可由芯片判断，根据判断结果决定是否开放调试、下载等操作权限，可防止不具有芯片使用权限的用户或恶意攻击者使用芯片，增强使用的安全性。

图1-6所示的验证过程是具体应用的一种情况，各种不同的应用中对安全性的要求也不尽一致，可以适当的改变上述几个流程的具体步骤来实现。例如标识验证流程中可以将标识验证单元放在芯片中，标识验证模块的通信单元收到校验标识A后，将校验标识A输入位于芯片的标识验证单元，在芯片中完成标识验证后，芯片将验证结果返回计算机上的显示单元，由显示单元生成验证信息并将结果显示给用户。

芯片存储单元中也可以不存储厂商信息，在验证信息生成流程中，可以根据芯片的校验标识查找计算机数据库中对应的厂商信息。

芯片也可以将boot中的下载、调试接口的访问权限通过芯片中的一个标志来控制，默认情形该标志设为0,图形化标识验证通过后，将该标志置为1，这样可以控制对芯片的访问权限，防止不具有芯片访问权限或者恶意攻击者对芯片的滥用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的系统，其特征在于，包括标识生成模块、图形化标识识别模块及标识验证模块；其中，标识生成模块用于根据芯片信息在芯片内生成内部标识以及校验标识，并根据校验标识在芯片外部生成图形化标识；图形化标识识别模块用于识别芯片的图形化标识，将图形化标识还原成校验标识；标识验证模块用于获得芯片内部标识，并将内部标识与图形化标识识别模块还原的校验标识进行校验。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标识生成模块包括芯片信息数据库、信息编码单元、内部标识生成单元、内部标识下载单元、校验标识生成单元、图形化标识生成单元、图形化标识印制单元、服务单元、通信单元；其中，芯片信息数据库存储代表芯片的信息；信息编码单元将芯片信息处理为编码信息；内部标识生成单元根据芯片的编码信息生成内部标识；内部标识下载单元负责将内部标识下载到芯片的存储单元中；校验标识生成单元根据芯片的编码信息生成校验标识；图形化标识生成单元根据校验标识生成图形化的标识；图形化标识印制单元负责图形化标识的印制；服务单元响应图形化标识印制、内部标识下载等服务请求;通信单元负责本模块内部以及与图形化标识识别模块和标识验证模块的通信。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述芯片信息数据库存储代表芯片的信息包括芯片唯一序列号、生产厂家、芯片型号、生产批号和/或生产日期。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图形化标识是以下信息的组合编码：芯片唯一序列号、芯片的生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图形化标识印制单元为击打式和非击打式打印机。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述图形化标识为一维、二维条形码、包含芯片标识的图案；所述图形化标识附着或印刷于芯片上、下表面、芯片侧面或芯片封装上。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，图形化标识识别模块包括：图形化标识识别单元、标识处理单元、数据收发单元；其中，图形化标识识别单元负责识别芯片上的图形化标识；标识处理单元将图形化标识还原成校验标识；数据收发单元负责将校验标识传输给图形化标识验证模块。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述图形化标识识别单元为一维、二维条形码识别装置以及图案识别装置。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标识验证模块包括：标识获取单元、标识验证单元、显示单元、通信单元；其中，标识获取单元负责获取芯片存储单元中的内部标识和接收识别模块的校验标识；标识验证单元根据内部标识和验证算法对识别模块输入的校验标识进行校验；显示单元根据验证结果生成验证信息并将信息显示给用户；通信单元负责与标识生成模块、图形化标识识别模块进行通信。

10.根据权利要求1至9任一所述的系统，其特征在于，所述芯片包括：存储单元、服务单元、通信单元、存储器读写单元、安全单元；其中，存储单元存储内部标识、启动引导代码以及用户应用程序；服务单元一方面与标识生成模块通讯，以响应内部标识的下载请求，另一方面与标识验证模块通讯，以响应验证模块读取内部标识的请求；通信单元用于与所述系统中的模块进行通信，包括数据传输；存储器读写单元将内部标识读出或者写入芯片的存储单元；安全单元主要是对芯片的存储单元进行读写保护。

11.一种利用图形化的芯片标识验证芯片合法性的方法，包括：

步骤A：在芯片内生成内部标识，并根据内部标识生成校验标识，再根据校验标识在芯片外部生成图形化标识；

步骤B：识别图形化标识并还原为校验标识；

步骤C：读取芯片内部标识，并将内部标识与还原的校验标识进行对比，判断校验标识与内部标识是否一致或具有唯一对应关系，以验证芯片的合法性。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征正在于，所述步骤A包括：标识生成模块读取数据库中的芯片信息；判断芯片信息是否完整；若芯片信息完整则将芯片信息格式化处理生成内部标识和验证标识；将内部标识存储至芯片或数据库，并生成图形化标识。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：图形化标识识别模块识别芯片是否有图形化标识；若存在图形化标识则识别图形化标识；若成功识别图形化标识则将图形化标识处理为校验标识，并将校验标识传输给标识验证模块。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：标识验证模块接收识别模块传输的校验标识，并获取内部标识；若成功获取内部标识则判断内部标识和校验标识是否一致；若内部标识和校验标识一致则开放芯片接口权限，并生成验证正确信息，否则生成验证错误信息；显示验证结果信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤C中生成验证信息包括：标识验证模块读取芯片存储单元中的芯片编码信息；芯片编码信息解码为厂商信息；若内部标识与图形化标识一致，则显示验证成功，并显示芯片的厂商信息；若不一致，则显示验证失败，并显示芯片的真实厂商信息；显示验证结果和芯片厂商信息。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述厂商信息为芯片的生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述内部标识、校验标识和图形化标识是以芯片的唯一序列号、生产厂家、芯片型号、生产批号、生产日期为部分或全部信息组合或编码生成的。

18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述校验标识与图形化标识存在唯一对应关系。

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