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配網終端加密模塊國密算法芯片

發布時間:2020-06-19 11:43:43 來源:網絡 閱讀:4416 作者:xushanbo112 欄目:安全技術

 

概述
目前現有的配網自動化試點(包括國網和南網)均未考慮二次安防,而在110KV以上的變電網里,二次安防是一個很重要的建設內容,主要原因在于以前配網自動化建設不規范,且技術條件不成熟。
二○一一年二月九日國家電網在調〔2011〕168號文件《關于加強配電網自動化系統安全防護工作的通知》明確提出了配網自動化系統位于生產控制1區,必須做好安全防護工作。
國家電網公司物資采購標準中專用技術規范中提出,配電終端應配備符合國調〔2011〕168號文件的技術功能要求的非對稱密鑰技術的單向認證模塊。
目前公司的配網終端還不具有加密模塊,為了使配網終端產品更具有市場競爭力,需要盡快加入加密模塊以滿足需求。
參考資料
國家電網公司物資采購標準(數據采集終端通用技術規范 2009年版)
國家電網公司物資采購標準(站所終端單元DTU專用技術規范 2010年版)
總體設計
配網網變壓器監測終端安全防護,其主要目的:一、防止通過公共網絡對
子站進行***,造成用戶供電中斷;二、同時防止通過公共網絡和用戶終端***
主站,造成更大范圍的安全風險。
遵循《電力二次系統安全防護總體方案》及《配電二次系統安全防護方案》
168 號文件的要求,參照“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的原則,
針對10kV 以下中低壓配電網自動化系統子站數量眾多、遙控命令間隔較長等特
點,對采用公用通信方式的中低壓配電網自動化系統,進行基于非對稱加密的數
字證書單向身份鑒別技術等縱向邊界安全防護。
清華同方利用自主研發的安全芯片TF32A09 開發出適合配網終端安全防護的應用方案,目前技術已成熟,開始逐步應用于配網終端防護中
 
針對如下幾種安全防護模式:

安全模式
下行報文
上行報文
單向認證
(兼容模式)
主站采用私鑰簽名,終端采
用主站公鑰驗簽
按原有方式處理
單向認證+對稱加密(非
兼容模式)
主站采用私鑰簽名,并使用
對稱密鑰對數據進行加密,
終端使用同一對稱密鑰解密
后采用主站公鑰驗簽
終端采用對稱密鑰
加密,主站采用同一
對稱密鑰解密(可
選)
單向認證+非對稱加密
(非兼容模式)
主站采用私鑰簽名、加密,
終端采用主站公鑰解密、驗
終端采用主站公鑰
加密,主站用私鑰解
密(可選)

清華同方基于自主安全芯片TF32A09,采用國密安全算法,在滿足國家電網對安全防護技術規范的基本前提下開發出一系列針對南網、國網相對應的解決方
案。現就TF32A09 做詳細介紹,請參考如下:
高速加密流芯片TF32A09
TF32A09系列芯片是同方股份有限公司采用國產主控32位CPU自主設計的一款高速度、高性能信息安全SoC芯片。該系列芯片集成了高速的安全加密算法和通訊接口,采用獨有的數據流加解密處理機制,實現了對高速數據流同步加解密功能,在加解密速度上全面超越了國內同類型芯片。同時,該系列芯片還集成了鍵盤控制模塊,可廣泛應用于高端鍵盤和安全鍵盤的設計。
TF32A09系列芯片支持×××指定的對稱密碼算法、非對稱密碼算法和雜湊算法,同時支持國際通用其他密碼算法。該系列芯片集成度高、安全性強、接口豐富、加解密速度快、功耗低,具有極高的性價比。該系列芯片可廣泛的應用于金融、電子政務、電子商務等安全領域。
 

配網終端加密模塊國密算法芯片

芯片特性
CPU處理器
32位CPU內核
外部總線支持8位/16位/32位訪問
片上存儲單元
20KB SRAM
64KB ROM
512KB FLASH
DES/3DES加密算法
支持DES、3DES算法
支持ECB模式和CBC模式
DES加解密速度27MByte/s @80MHz
3DES加解密速度11.5MByte/s @80MHz
RSA/SM2協處理器
實現192~2048位的模加、模減、模乘、模逆、模冪等基本算術運算
RSA非對稱算法
支持1024/2048位RSA運算
1024位RSA簽名次數32次/秒@80MHz,驗證次數32次/秒@80MHz
SM1算法   
分組長度為128位,密鑰長度為128~256位
加解密速度43.7MByte/s@80MHz
SM2算法   
加密算法分組長度128Byte,密鑰長度為256位
簽名算法分組長度256位、密鑰長度為256位
SM3算法   
摘要值長度為256位
SM4算法
加解密速度29.5MByte/s@80MHz
隨機數發生器
硬件隨機數發生器,通過國際標準FIPS140-2測試
生成速度9.2MByte/s@80MHz
鍵盤控制接口(KPP
20x10 陣列掃描,支持200個鍵,其中包括73個自定義鍵
支持任意4鍵同時按下
2USB2.0  OTG接口
支持高速480Mbps和全速12Mbps傳輸方式
USB1支持6個EndPoint,USB2支持3個EndPoint
2SPI/從接口
每次中斷可傳輸8位、16位或32位數據,傳輸速度400KByte/s
6個外部中斷I/O
可作為6個獨立可編程I/O復用
NFCNandflash)接口
帶有ECC校驗模塊,可修正位數為8位或16位
支持4片NandFlash
其他接口
2路ISO-7816(T0)主/從接口
2路UART主從模式
1路I2C
1路16位的PWM
32個普通IO
 
Ø 產品亮點
高速數據流加密:集成了多種高速硬件加密算法模塊,加密步驟由專有模塊實現,使數據流加密的速度可高達25MB/s,有一個質的飛躍。
國內首家具有USB主接口:擁有兩個USB-OTG 接口,可根據應用需求設置成Host、Device 或OTG;支持多達6 個端點,可設置成多重復合設備,最大限度地滿足用戶的設計需求。
算法全面:集成多種通信接口和多種信息安全算法(SM1、SM2、SM3、SM4、3DES、RSA等),可實現高度整合的單芯片解決方案。
支持在線調試: IDE 調試環境采用CodeWarrior,功能強大,上手方便。
產品系列化:多種產品型號可供客戶選擇。
 
Ø 資源對照表

資源/ 型號
TF32A9FAL0(LQFP-176)
TF32A9FBL1
(LQFP-100)
TF32A9FCL1
(LQFP-80)
TF32A9FDL1
(LQFP-64)
加密算法
 /
硬件隨機數
SM1
SM2
SM3
SM4
DES
RSA
真隨機數發生器
 
存儲
ROM(64K)
RAM(20K)
FLASH(512K)
 
 
 
通訊接口
USB2.0(OTG)
 ●*2
 ●*2
 ●*1
 ●*2
SPI
 ●*2
 ●*1
 ●*1
 ●*1
7816
 ●*2
 ●*1
 ●*1
--
UATR
 ●*2
 ●*1
 ●*2
 ●*1
IIC
NANDFLASH
--
--
KPP
--
--
PMW
GPIO(不含復用)
   *32
   *10
   *16
 ●*2
其他資源
DMA
INT(外部中斷)
 ●*6
 ●*6
 ●*6
 ●*6
PIT
Wrapper
仿真
JTAG
--
--
--

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