ALPU - CV车轨级加密芯片技术原理解析

一、ALPU - CV车轨级加密芯片概述

ALPU - CV车轨级加密芯片是韩国Neowine（纽文微）推出的一款高性能车规级加密芯片，属于ALPU系列中的高端IC，并且通过了《AEC - Q100》认证。目前，该芯片已经在国产前装车辆配件中实现量产使用，例如长安、吉利等车厂的前装汽车配件。它主要用于版权license保护、设备防伪认证，在大量的AI算法工业类、车规类产品上也有广泛应用。其工作电压范围为1.8V～3.3V，采用SOT23 - 6封装，支持I2C通讯，采用Rijndael AES - 128加密核心算法，具有192位可编程参数。与系统MCU以密码方式通信，MCU会在诸如系统启动等关键场合检测ALPU加密芯片，即使盗版系统复制了PCB、内核甚至存储器中的固件，但若缺少ALPU芯片，该系统仍然无法工作。

二、芯片硬件架构基础

ALPU - CV芯片采用复杂的硬件架构和专用电路，这是其实现加密功能的基础。它包含加密引擎、密钥管理单元、访问控制单元等重要组成部分。加密引擎是芯片进行加密和解密操作的核心，它能够快速执行各种加密算法，保证数据处理的高效性。密钥管理单元则负责密钥的安全存储和管理，确保密钥不被非法获取和篡改，为加密过程提供了关键的安全保障。访问控制单元的作用是对芯片的使用进行权限管理，只有经过授权的设备和用户才可以使用芯片，防止未经授权的访问和数据泄露。此外，芯片还配备了专用的外部接口和通信协议，这些接口和协议使得芯片能够与其他设备进行安全通信，实现数据的加密传输。

三、AES - 128加密核心算法

ALPU - CV采用Rijndael AES - 128加密核心算法，这是一种对称加密算法。对称加密算法的特点是加密和解密使用相同的密钥，具有加密速度快、效率高的优点。AES - 128算法使用128位的密钥对数据进行加密，能够提供较高的安全性。在实际应用中，芯片的加密引擎会按照AES - 128算法的规则对需要保护的数据进行加密处理。具体来说，它会将明文数据分成固定大小的块，然后通过一系列的置换、代换和混淆操作，将明文转换为密文。在解密时，加密引擎则会按照相反的步骤，使用相同的密钥将密文还原为明文。这种算法的安全性已经经过了广泛的研究和验证，能够有效抵御各种常见的攻击手段，保护数据的机密性和完整性。

四、密钥管理与安全存储

密钥管理是加密芯片安全的关键环节，ALPU - CV通过密钥管理单元来确保密钥的安全存储和管理。芯片具有128位OTP（One - Time Programmable）单元，用于存储用户串行代码等重要信息。OTP单元的特点是一次性可编程，写入后数据不可更改，这为密钥的存储提供了很高的安全性。在芯片的生产过程中，厂家会为每个芯片分配唯一的ID序列号，并且采用固化的方法直接将算法和密钥信息固化到晶圆上，无需烧录，这样可以有效防止密钥在烧录过程中被窃取或篡改。此外，密钥管理单元还会对密钥的使用进行严格的控制，例如在进行加密和解密操作时，会对密钥的合法性进行验证，确保只有正确的密钥才能被使用，从而进一步提高了芯片的安全性。

五、通信安全保障机制

为了防止数据在传输过程中被截取和篡改，ALPU - CV采取了一系列的通信安全保障机制。首先，芯片的通信都以密文的形式传播，所有传输的数据都会经过加密处理，即使数据在传输过程中被截取，攻击者也无法获取其中的有效信息。其次，芯片结合伪数据随机组合的方式，在传输的数据中加入一些随机生成的伪数据，使得真实数据与伪数据混合在一起，增加了数据的复杂性和随机性，进一步提高了数据传输的安全性。同时，芯片支持I2C通讯，并且支持400kbps的传输速率，在保证数据传输速度的同时，也通过加密机制确保了通信的安全性。在与系统MCU进行通信时，采用密码方式进行交互，只有通过正确的密码验证，才能建立有效的通信连接，防止非法设备的接入。

六、定制化与加密唯一性

Neowine公司为了满足不同客户的需求，采用定制型的方式为每个客户单独定制一套独立的算法。这种定制化的设计保证了每个客户的加密唯一性，不同客户之间的算法不兼容，即使盗版者获取了某一个客户的芯片和算法信息，也无法应用到其他客户的系统中。在供货方面，公司以封闭式的渠道进行，使市场流通性为0，进一步保证了芯片和算法的安全性。此外，芯片的内部是纯逻辑电路，这使得整个加密认证过程更加安全客观，减少了被攻击的风险。通过软硬件相互加密解密的方式进行双向认证，使加密更加安全可靠，有效保护了客户的知识产权和数据安全。例如在DMS（驾驶员行为检测）应用中，ALPU - CV（A）在DMS camera产品中主要起保护摄像头认证作用，保证摄像头与ECU通讯认证的唯一性，防止假冒摄像头的接入，同时保证通讯过程中数据的安全；ALPU - CV（B）在ECU的应用中，主要起到DMS算法license的保护，保证ECU开发者的技术不被抄袭复制。