在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，設(shè)備身份偽造與數(shù)據(jù)篡改是核心安全隱患。‌EFISH-SBC-RK3576‌ 通過(guò) ‌硬件安全模塊 + 區(qū)塊鏈鏈上驗(yàn)證‌，實(shí)現(xiàn)設(shè)備身份可信錨定與數(shù)據(jù)全生命周期加密，安全性能提升10倍以上。

‌1. 安全架構(gòu)：從芯片到鏈的端到端防護(hù)‌

‌硬件配置‌：

• ‌主控單元‌：EFISH-SBC-RK3576（支持USB/SPI安全外設(shè)擴(kuò)展）
• ‌安全模塊‌：
• 江南天安SJK1926硬件加密狗（國(guó)密SM2/SM3/SM4算法）
• Infineon OPTIGA™ TPM 2.0芯片（FIPS 140-2認(rèn)證）
• ‌區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)‌：
• 內(nèi)置Hyperledger Fabric輕節(jié)點(diǎn)（ARM64優(yōu)化版）
• 基于SPI接口連接LoRaWAN模組（Semtech SX1302）

‌關(guān)鍵特性‌：

• ‌抗物理攻擊‌：加密狗支持防旁路攻擊（SCA）與安全啟動(dòng)
• ‌零信任驗(yàn)證‌：設(shè)備身份密鑰（DIK）永久寫入TPM安全存儲(chǔ)區(qū)
• ‌鏈上存證‌：關(guān)鍵操作記錄實(shí)時(shí)上鏈（≤3秒完成共識(shí)）

‌2. 核心功能實(shí)現(xiàn)‌

‌設(shè)備身份鏈上錨定‌：

1. ‌密鑰生成‌：

# 通過(guò)TPM芯片生成非對(duì)稱密鑰對(duì) 

from tpm2_pytss import TCTI, TPM2 

tcti = TCTI(device="/dev/tpm0") 

tpm = TPM2(tcti) 

key_handle = tpm.create_primary( 

    hierarchy="owner", 

    key_alg="ecc",  # 使用SM2橢圓曲線 

    key_attrs=["sign", "decrypt"] 

) 

2. ‌區(qū)塊鏈注冊(cè)‌：

bashCopy Code

# 調(diào)用智能合約寫入設(shè)備公鑰 

fabric-cli chaincode invoke \ 

    --channelID industrial \ 

    --name device-registry \ 

    --args '{"function":"register", "did":"DEV-3576-01", "pubkey":"0x..."}' 

‌數(shù)據(jù)安全流轉(zhuǎn)‌：

• ‌端到端加密‌：

// 使用SM4-CBC模式加密傳感器數(shù)據(jù) 

#include "sjk1926.h" 

SJK1926_Init(USB_DEVICE); 

uint8_t cipher[256]; 

SJK1926_SM4_Encrypt( 

    plaintext, 

    sizeof(plaintext), 

    cipher, 

   SM4_KEY,  // 從TPM安全區(qū)讀取 

   SM4_IV 

); 

• ‌鏈上存證‌：
  數(shù)據(jù)哈希通過(guò)LoRa發(fā)送至區(qū)塊鏈網(wǎng)關(guān)，觸發(fā)以下合約邏輯：

function recordDataHash(string memory deviceID, bytes32 hash) public { 

    require(verifySignature(deviceID, hash, msg.sender)); 

    emit DataAnchor(deviceID, hash, block.timestamp); 

} 

‌3. 典型應(yīng)用場(chǎng)景‌

‌場(chǎng)景1：分布式設(shè)備身份認(rèn)證‌

• ‌痛點(diǎn)‌：
• 傳統(tǒng)中心化CA易成單點(diǎn)攻擊目標(biāo)
• 跨廠商設(shè)備互信難
• ‌EFISH方案‌：

1.       TPM生成設(shè)備唯一密鑰對(duì)

2.       公鑰注冊(cè)至聯(lián)盟鏈（Hyperledger Fabric）

3.       設(shè)備間通信時(shí)通過(guò)鏈上公鑰驗(yàn)證簽名

‌場(chǎng)景2：防篡改數(shù)據(jù)管道‌

• ‌流程‌：

mermaidCopy Code

graph LR 

  A[傳感器采集] --> B{SM4加密} 

  B --> C[上傳至云端] 

  C --> D[計(jì)算數(shù)據(jù)哈希] 

  D --> E((區(qū)塊鏈存證)) 

  E --> F[第三方審計(jì)] 

• ‌優(yōu)勢(shì)‌：
• 數(shù)據(jù)接收方可通過(guò)鏈上哈希驗(yàn)證完整性
• 支持國(guó)密算法滿足等保2.0要求

‌4. 性能預(yù)計(jì)提升

指標(biāo)	EFISH安全方案	純軟件加密方案
SM2簽名速度	1500次/秒	220次/秒
SM4加密吞吐量	85MB/s	12MB/s
身份驗(yàn)證延遲	800ms（含鏈上驗(yàn)證）	300ms（本地驗(yàn)證）
抗量子攻擊能力	支持SM9后量子算法	依賴RSA-2048

‌注‌：測(cè)試環(huán)境為EFISH-SBC-RK3576連接SJK1926加密狗，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)包含4個(gè)共識(shí)節(jié)點(diǎn)。

‌5. 開(kāi)發(fā)者集成指南‌

‌硬件準(zhǔn)備‌：

1. 將加密狗插入EFISH-SBC的USB 3.0接口
2. TPM芯片通過(guò)SPI總線連接（需焊接20Pin排針）

‌代碼庫(kù)‌：

• ‌國(guó)密算法SDK‌：提供SM2/SM3/SM4硬件加速API
• ‌區(qū)塊鏈輕節(jié)點(diǎn)‌：預(yù)編譯的Hyperledger Fabric客戶端
• ‌安全配置工具‌：一鍵生成符合等保2.0的策略文件

‌快速驗(yàn)證‌：

# 生成設(shè)備身份密鑰并注冊(cè)到鏈 

python3 secure_demo.py \ 

    --action register \ 

    --tpm /dev/tpm0 \ 

    --chain industrial 

 

# 加密數(shù)據(jù)并觸發(fā)存證 

openssl sm4 -e -in sensor_data.bin -out encrypted.bin -k $(cat key.txt) 

curl -X POST http://gateway/blockchain -d "{\"hash\": \"$(sha256sum encrypted.bin)\"}" 

‌方案價(jià)值總結(jié)‌

1. ‌硬件級(jí)信任根‌：TPM+加密狗構(gòu)建不可克隆的安全基石
2. ‌國(guó)密合規(guī)‌：滿足《網(wǎng)絡(luò)安全法》及金融行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)
3. ‌低功耗廣域‌：LoRa + 區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)千米級(jí)安全物聯(lián)
4. ‌透明審計(jì)‌：所有關(guān)鍵操作鏈上留痕，支持穿透式監(jiān)管

路過(guò)

雞蛋

鮮花

握手

雷人