基于嵌入式系统的Nor Flash数据安全保护设计

嵌入式系统的安全设计与实施嵌入式系统的安全设计与实施是保障系统安全性的关键环节，它涵盖了硬件、软件和通信等多个方面。

本文将介绍嵌入式系统安全设计和实施的相关概念和方法，并探讨常见的安全威胁以及相应的应对措施。

一、嵌入式系统安全设计的目标和原则嵌入式系统的安全设计旨在保护系统免受潜在的威胁和攻击，并确保系统的正常运行和数据的完整性。

在进行安全设计时，应遵循以下原则：1.最小特权原则：限制每个组件的访问权限，以减少潜在攻击面；2.分层原则：将系统划分为多个层次，并为每个层次设置相关的安全机制；3.防御深度原则：采用多层次、多策略的安全措施，使攻击者难以成功入侵；4.安全性与可用性平衡原则：在保证系统安全的前提下，尽量保持系统的可用性和便利性。

二、嵌入式系统安全设计的方法嵌入式系统的安全设计需要综合考虑硬件和软件两个方面。

以下是常见的安全设计方法：1.身份认证和访问控制：通过密码、指纹等方式对用户进行身份验证，并设置不同用户的访问权限；2.数据加密：对敏感数据进行加密，确保数据在传输和存储过程中的机密性；3.安全协议：使用安全协议确保通信过程中的数据完整性和机密性，例如SSL/TLS协议；4.软件漏洞修复：及时修复软件中的漏洞，以防止黑客利用漏洞进行攻击；5.物理安全措施：采用防火墙、入侵检测系统、监控摄像头等物理设备保护系统的安全。

三、嵌入式系统的安全实施嵌入式系统的安全实施涉及到硬件设计和软件开发两个方面。

1.硬件设计：硬件设计的关键是保证硬件的可信度和安全性。

需要考虑以下因素：- 选择可靠的供应商并购买正版硬件设备；- 使用安全芯片，如加密芯片，确保关键数据的机密性；- 采用物理隔离措施，如风扇隔离和射频屏蔽；- 安装可信的固件和操作系统。

2.软件开发：软件开发的关键是保证软件的安全性和可靠性。

需要考虑以下因素：- 遵循安全编码规范，如避免使用已知的漏洞函数和库，避免硬编码密码等；- 进行严格的代码审查和测试，确保代码的质量和安全性；- 及时修复漏洞和更新软件版本，以抵御新的安全威胁；- 实施强大的访问控制和权限管理机制，确保只有授权的用户才能访问系统。

ENT-AN1263-4.5Application Note Flash Configuration Design GuideReleasedJuly2018Contents1Revision History (1)2Introduction (2)2.1NOR Flash Configurations and Options for 4.5.0APPL (2)2.2NOR Flash Layout (2)2.3Flash Budget (2)2.4Flash Deployment Considerations (2)Contents1Revision HistoryRevision 1.1Revision 1.1was published in July 2018to align with the Linux application software release 4.5.The following is a summary of changes in revision 1.1of this document.•Updated the Introduction section.For more information,see Introduction on page 2.•Updated the NOR Flash Configurations and Options for 4.5.0APPL section.For more information,see NOR Flash Configurations and Options for 4.5.0APPL on page 2.•Updated the NOR Flash Layout section.For more information,see NOR Flash Layout on page 2.•Updated the Flash Budget section.For more information,see Flash Budget on page 2.•Updated the Flash Deployment Considerations section.For more information,see Flash Deployment Considerations on page2.Revision 1.0Revision 1.0was published in May 2018.It was the first publication of this document.Revision HistoryThe revision history describes the changes that were implemented in the document. The changes are listed by revision, starting with the most current publication.This application note provides guidelines for running with SPI NOR flash only(without NAND flashdeployment)on a Microsemi based Ethernet switch,including WebStaX™,SMBStaX™,IStaX™,andCEServices™software variants.This document focuses on application using64MB NOR flash.For32MBNOR flash,please refer to AN1263-4.4.Note:This document assumes that the reader is familiar with the flash configuration introducedin4.1.0or later software versions.For more information about the flash configurationon the Microsemi switch applications,see ENT-AN1144-4.00(SPI Flash Design for VCore-III).2.1NOR Flash Configurations and Options for4.5.0APPLAt least a32-MB NOR flash is required to run WebStaX™,SMBStaX™,IStaXLiteProtection™,andIStaXLiteTiming™on a Micromsemi switch without NAND flash.However,if you want to grow yourapplications or run IStaX or CEServices,a64-MB NOR flash is required.The default flash layout for a64-MBNOR flash includes:•Boot-loader•Dual-image support•Application-writable section for persistent data2.2NOR Flash LayoutThe following is the typical flash layout of a64-MB flash in a NOR-flash-only system managed by flash imagesystem(FIS)under RedBoot.RedBoot> fis listName FLASH addr Mem addr Length Entry point.FisValid 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000RedBoot 0x40000000 0x00000000 0x00040000 0x00000000conf 0x40040000 0x00000000 0x00010000 0x00000000linux 0x40050000 0x80100000 0x01400000 0x80100000linux.bk 0x41450000 0x80100000 0x01400000 0x80100000rootfs_data 0x42850000 0x00000000 0x01780000 0x00000000FIS directory 0x43FD0000 0x00000000 0x00010000 0x00000000RedBoot config 0x43FE0000 0x00000000 0x00001000 0x00000000Redundant FIS 0x43FF0000 0x00000000 0x00010000 0x00000000When customizing the application firmware image(the.MFI file),the size of the.MFI file cannot exceed20MB in a NOR-flash-only system with a64-MB NOR flash.2.3Flash BudgetAs the size of the.MFI file is limited to20MB,if you intend to grow your applications to exceed20MB,you need to use a combination of NOR flash and NAND flash.2.4Flash Deployment ConsiderationsAs the NAND flash cannot be pre-programmed by a NOR flash programmer,Microsemi provides a softwareboard bootstrapping procedure.This procedure requires a pre-programmed NOR flash that can format andupdate the NAND flash with the final production image during the first boot.Manufacturing-wise,thisprocedure may be time-consuming and inconvenient.On the other hand,NAND flash is significantly cheaperthan NOR flash,so a combined NOR/NAND-flash option reduces the BOM cost compared to a NOR-only solution.Starting from4.5.0software packages,Microsemi provides the following flash combination options.•16MB NOR flash+128MB NAND flash•32MB NOR flash+128MB NAND flash•16MB NOR flash+256MB NAND flash•32MB NOR flash+256MB NAND flash•32MB NOR flash only•64MB NOR flash onlyMicrosemi makes no warranty,representation,or guarantee regarding the information contained 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industrial markets.Products include high-performance and radiation-hardened analog mixed-signal integratedcircuits,FPGAs,SoCs and ASICs;power management products;timing and synchronization devices and precise time solutions,setting the world's standard for time;voice processing devices;RF solutions;discrete components;enterprise storage and communication solutions;security technologies and scalable anti-tamper products;Ethernet solutions;Power-over-Ethernet ICs and midspans;as well as custom design capabilities and services.Microsemi is headquartered in Aliso Viejo,California,and has approximately 4,800employees globally.Learn more at .VPPD-04628Legal。

NORFlash数据丢失分析摘要：FLASH器件因其突出的优点在嵌入式系统中广泛使用，但所有FLASH都受数据丢失困扰，数据丢失造成的产品故障现象通常不易复现，难以排查。

本文通过对FLASH数据丢失的现象和原因进行分析，提供几种降低数据丢失引起产品故障的措施。

为FLASH的设计和使用，提供提高数据安全性的方法。

关键词：数据丢失现象；数据丢失原因；降低数据丢失引起产品故障的措施1.概述FLASH存储器作为一种安全、快速的存储体，具有体积小、容量大、成本低、掉电数据不丢失等优点，成为嵌入式系统中主要的数据和程序载体。

当前比较主流的两种闪存芯片结构类型为：NOR FLASH和NAND FLASH，这两类芯片都是非易失存储器。

NAND FLASH具有容量大，擦写速度快的特点，适用于大容量数据存储，使用前需要写入驱动。

NOR FLASH具有可靠性高、随机读取速度快、程序可以直接在芯片内执行的优势，在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是纯代码存储的应用中广泛使用。

所有的FLASH器件都受数据丢失（也称为数据翻转）的困扰。

当FLASH用于存储操作系统、配置文件、执行程序等敏感信息时，发生数据丢失会引起产品严重故障。

在本人参与的某项目中，使用ATMEL公司的AT49BV802AT型NOR FLASH作为DSP程序存储器，发生了由于FLASH数据丢失造成产品故障的问题。

本文以AT49BV802AT为参考，对NOR FLASH的存储机制、访问方式、故障模式、解决措施等进行分析论述。

1.存储机制NOR FLASH使用浮栅场效应管作为基本存储单元来存储数据。

浮栅场效应管共有4个端电极，分别为源极、漏极、控制栅极和浮置栅极，前3个端电极的作用与普通MOSFET是一样的，区别仅在于浮栅，FLASH利用浮栅是否存储电荷来表征数字“0”和“1”。

当向浮栅注入电荷后，D和S之间存在导电沟道，从D极读到“0”；当浮栅中没有电荷时，D和S间没有导电沟道，从D极读到“1”。

基于ESAM的嵌入式应用软件版权保护解决方案一、概论计算机应用的普及，带来了软件产业的蓬勃发展，编制软件艰辛和拷贝软件轻易之间的强烈反差，使很多人享受了免费午餐的喜悦，而软件的编制者和所有者看着自己得不到的劳动成果却只能慨叹无可奈何。

如何保护软件的版权，保护所有者的权益，除了必要的法律保护，软件所有者在技术上的自我防护也成为了必要的手段。

近两年，随着PDA，掌上电脑，机顶盒等信息终端逐渐走进人们的生活，嵌入式操作系统也象Windows 一样为人们熟知，同样，作为应用软件，嵌入式软件虽然面对的不是最终的消费者，而是硬件生产厂商，尽管不会轻易发生盗版软件的现象，但如何量化软件的使用量，如何保护软件厂商的利益，如何避免长期合作中不必要的纠纷，也是软件厂商必须面对和解决的问题。

北京握奇智能科技有限公司是智能卡与嵌入式数据安全领域首屈一指的专业公司，公司的主导产品ESAM- 嵌入式安全控制模块在很多嵌入式产品领域为用户解决了关键数据存储、身份认证、数据加解密、线路保护等很多安全问题。

在嵌入式软件的产权保护上，公司使用ESAM为很多嵌入式软件厂商设计了版权保护的方案。

下面是这一方案的简要说明。

二、ESAM 简介ESAM（E mbedded S ecure A ccess M odule）嵌入式安全控制模块，采用专用的智能卡芯片模块封装，操作系统采用握奇公司自主知识产权的TimeCOS嵌入式安全操作系统，除了具有防检测、抗攻击、自毁等硬件特性外，还具有安全的文件密钥管理，完善的安全机制、标准的加密运算功能等特性，ESAM的硬件平台采用德国亿恒科技公司（Infineon原西门子半导体）的保密控制器系列产品SLE44CXX 系列或SLE66CXX 系列芯片作为硬件平台，安全性能达到国际ITSEC E4级标准，芯片操作系统TimeCOS 通过了中国人民银行行业标准的检测和国家密码委员会的认证，尤为一提的是，超过2000万片的总发行量使TimeCOS成为国内智能卡行业的第一，得到了市场和用户的广泛认同。