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Maxim针对物联网安全的ChipDNA™技术和医疗产品方案
左小木 | 2017-12-01 12:33:56    阅读:3345   发布文章

物联网发展如火如荼,预计未来将有千亿级设备连接入网,这将是现在互联网联网情况无法比拟的。而如此巨大的需求量也给身在其中的产业链各厂商及玩家带来了诸多挑战和机遇,各大厂商针对物联网领域各方向进行布局。近日,Maxim针对物联网市场,分别就安全领域和可穿戴医疗领域发布了两款新应用,并分析了当下市场发展状态及Maxim未来在中国主要发展领域及方向。

物联网安全认证很重要

随着接入网络的设备越来越多,接入网络的时长越来越长,联网设备安全问题日益凸显出来。据Cybersecurity Ventures统计数据显示,到2021年全球网络犯罪造成的损失将会达到6万亿美元。

当下安全保护主要分为软件保护和硬件保护两类,其中,软件保护由于容易更改,恶意软件可渗透或进入软件系统,保护能力相对较弱。由于硬件保护的物理层难以修改,带有信任根的安全IC不会被更改,因而相对保护能力强大一些,但仍然存在一定的风险,而且成本也相对较高。而由于工程师的设计任务繁重,综合考虑时间、成本和工作量后,目前诸多安全防护任务还是交给了防护能力较弱的软件防护。这也是当下安全问题屡被突破的重要原因。

ChipDNA技术

所谓硬件防护就是将密钥放入1个芯片中,设备端发送数据给芯片,芯片用密钥生成密文返回到设备端,设备端判定密文合法性,决定是否继续运行程序。与软件防护相比安全性会更强,但是也存在被攻击的可能,一些使用安全IC保护的系统可能遭受那些高级的晶片级直接攻击技术的入侵,这些攻击技术往往从IC获取密钥和安全数据,其中密钥就是其被攻击的弱点。

这里首先要提到的一个概念是PUFPhysicallyUnclonable Function,物理上无法克隆的技术),该技术采用硅片独特的物理特性和 IC 制造过程的变异性来识别各个硅芯片,判断它们的真伪性,无需采用密钥或存储密钥。

在芯片生产过程中发现,没有两个IC是一样的。Maxim微处理器与安全产品事业部副总裁Don Loomis称,Maxim还通过NIST(美国国家标准与技术研究院)进行了一个测试,来测试两个晶圆之间的差异和区别,最终发现任意两个晶圆都是不一样的,如果通过PUF技术来进行硬件防护,任意两个晶圆不可能产生同一个数字,即每个晶圆的密钥具有唯一性,而且两个密钥之间没有任何关联性。

ChipDNA™技术就是Maxim基于PUF技术开发的针对物联网设备的硬件安全防护技术。其利用IC器件的随机电学特征获取PUF,为每片IC生成唯一、可重复的根密钥,提供NIST级加密的超高可靠性。基于ChipDNA的根密钥并不存在于存储器或任何其他静态空间。MaximPUF电路依赖于基础MOSFET半导体器件的模拟特征来保护密钥,而器件的模拟特征是自然随机产生的。需要时,每个器件电路将产生唯一的密钥,并在用完之后立即消失。这样就可以有效避免针对硬件防护密钥进行的攻击。

DS28E38 DeepCover®安全认证器

DS28E38DeepCover®安全认证器是首款采用MaximChipDNA技术的器件,其采用单触点1-Wire操作、无需器件级固件开发、简化密钥管理,免费提供主机系统软件工具。保护的加密工具包括非对称(ECC-P256)硬件引擎、真随机数发生器(TRNG)、带认证保护的仅递减计数器、2Kb安全电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、唯一的64ROM识别码。在整个时间、温度和电压范围,PUF密钥误码率(KER)仅为5ppbDS28E38遭受入侵式物理攻击,将导致电路的敏感电特性发生变化,进一步阻止破坏行为。

Don Loomis称,我们让基于硬件的前期系统保护不需要花费太多精力、资源或时间,利用DS28E38 ChipDNA技术,设计者很容易使其设计受到最高级别的保护。总之,您无法盗取并不存在的密钥。

物联网为医疗市场带来的突破

就物联网应用来看,医疗市场必然是最为重要的市场之一。如今其市场已经达到9万亿美元,GDP占比高达10%

现代医学连续监测技术正将消费者的思维方式从被动监测转变为主动监测。随着消费者观念的转变,一年一次的体检已经无法满足我们对个人健康数据的了解需求,现在的我们更期望可以实时监测自己的健康状况。同时,随着持续监测和预防性保健护理的日益普及,远程监护需求也持续增长。据Berg Insight调查数据显示,预计2016~2021年,远程监护市场年复合增长率为48%,到2021年将达到5000万美元,这些转变带动了高精度、小尺寸、低功耗可穿戴设备需求的增长。

可穿戴设备的基本要求主要包括四个方面,即小尺寸、低功耗、高精度和临床性能。前三项是针对可穿戴设备的整体要求,也是实现准确、连续的数据监测的基本要求;而临床性能(医疗级别)则是针对其中医疗方面应用的具体要求。

目前市场上很多可穿戴解决方案都涉及到医疗保健和数据监测功能,但是大部分都还无法达到医疗级别的临床性能要求。这也是当下可穿戴医疗设备发展需要突破的关键点。Maxim工业与医疗健康事业部高级业务经理Sudhir Mulpuru介绍称,具有临床性能的可穿戴设备也是我们未来在医疗领域主要发展方向之一, Maxim现在主要针对生物电势、生物电阻、光学和温度四个方面为客户提供算法及参考方案等方面提供支持。

Maxim满足临床ECG标准的医疗产品方案

MAX30001支持健身、健康和医疗应用,可以测量胸部和手腕ECGBioZ,检测心率、呼吸和心律不齐。与类似方案相比,MAX30001功耗降低大约一半,尺寸几乎减小一半。这些方案通过采集心脏的每次跳动数据,能够收集高精度数据,使用户能够在一开始就识别出重要症状。此外,MAX30001满足临床ECG标准IEC60601-2-47相关要求。

MAX86140MAX86141可用于测量手腕、手指和耳朵的PPG信号,从而检测心率、心率异常和脉搏血氧。与类似方案相比,MAX86140MAX86141的功耗低一半,尺寸也缩小大约三分之一。

Sudhir Mulpuru先生介绍,针对运动场景穿戴设备与皮肤接触的不稳定性,Maxim利用其在光学传感器方面的优势,解决了微光环境干扰,在手环上设置4点进行生物识别和检测,通过4个点进行协调,只要有1个点能够与皮肤良好接触,就可以反馈出较好的体征数据。相比传统的2LED1PNDPortable Navigation Devices,便携式自动导航系统)系统,容易受到环境光的影响,导致无法进行有效信号传输,Maxim利用在环境光的处理上和多通道的冗余设计,可以把信号的质量提升,从而改善松佩戴的精度问题。

国内市场布局

Maxim大中华区及南亚太区销售副总裁李艇介绍称,Maxim现在在中国的市场主要包括四个方面:

1)汽车和工业方面。包括电动汽车、汽车的全景、摄影及监控,其中汽车的控制和自动化控制是我们的重点;

2)通讯和大数据方面。 Maxim由于在功率和电源方面做的非常出色,所以在像服务器等高功耗应用中可以通过Maxim的设计方案降低功耗。

3)手机和消费类产品方面。 Maxim的产品可以给带来很好的用户体验。

4)中小客户群。中小客户群有很多的客户,他的业务不会很大,Maxim会针对中小客户群提供特殊的工具及开发包。

Maxim核心产品还是在电源、功耗等方面,但是未来针对市场发展也会就以上四个方面进行产品布局和规划发展。

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