[发明专利]高安全等级的OTA升级固件的加密方法

说明书

本发明的高安全等级的OTA升级固件的加密方法，PC机生成固件升级数据步骤为：利用固件头数据和n个block固件数据生成认证码MAC，将未加密的固件头数据、加密的MAC和n个block固件数据作为固件升级数据；IOT终端设备验证和升级步骤为：IOT终端设备利用接收的数据恢复出MAC的值，并判断自身计算的MAC值与接收的MAC值是否相等，只有在相等的情况下才执行升级操作。本发明的OTA升级固件的加密方法，通过包含侧信道分析在内多种方法很难分析出头部加密算法，从根本上防止了恶意固件的下载，防止了非法人员通过侧信道密码分析方法，将固件升级算法的原理恢复出来，进一步提高了固件升级过程中安全等级。

技术领域

本发明涉及一种固件升级的方法，更具体的说，尤其涉及一种高安全等级的OTA升级固件的加密方法。

背景技术

目前物联网(Internet of things，简称IOT)已经渗透到各行各业的方方面面，并连接了大量的设备。物联网规模化部署面临着众多挑战。当众多的物联网设备需要功能更新或者修补漏洞，空中下载技术(Over-the-Air Technology，简称OTA)为无线固件升级提供了一个省时、便捷的途径，OTA固件升级已经成为物联网设备必不可缺少的一个组成部分。

物联网设备在固件升级的过程中，存在服务权限验证的安全威胁。在固件升级方面，许多物联网设备的升级固件没有加密和完整性验证处理。如果黑客获得了固件升级的命令格式，将其编写的恶意固件下载到物联网终端设备中，就可以完全控制该设备并执行非法操作。2013年，IOActive安全公司对某品牌的验钞机进行研究，发现其在固件升级时未做签名验证处理，研究人员利用该漏洞将恶意固件下载到验钞机中，验钞机将一张手写假钞识别为真钞。2017年，密码安全的研究人员，对Philips Hue智能灯进行研究，破解了智能灯无线固件升级的加密/认证密钥，根据密钥将产生的恶意固件下载到智能灯中，智能灯在恶意固件的控制下不停闪烁。

在固件升级的过程中，为了防止物联网设备遭受恶意固件的攻击，需要提高固件升级过程中安全等级。升级固件的生成及下载过程需要具备加加/解密、认证操作，用于固件数据的保密和完整性认证，防止固件数据被恶意篡改和恢复；且加/解密、认证操作要具有一定复杂度，以便能够抵抗侧信道等相关的密码分析方法的攻击。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种高安全等级的OTA升级固件的加密方法。

本发明的高安全等级的OTA升级固件的加密方法，OTA升级固件的系统由PC机、云服务端、控制终端和IOT终端设备组成，PC机生成升级固件数据并将其上传至云服务端，控制终端控制IOT终端设备接收云服务端的数据并完成升级；设升级固件包含n个block数据；其特征在于，所述OTA升级固件的加密方法包括PC机生成固件升级数据步骤以及IOT终端设备验证和升级步骤，PC机生成固件升级数据步骤为：取m个block数据作为固件头数据，利用m个block固件头数据和n个block固件数据通过加密算法生成认证码MAC，将未加密的m个block固件头数据、加密后的MAC、加密后的n个block固件数据一起作为固件升级数据，上传至云服务端；

IOT终端设备验证和升级步骤为：IOT终端设备首先对接收的数据进行解密操作，然后利用接收的m个block固件头数据、解密后的n个block固件数据计算出MAC的值，并判断自身计算的MAC值与接收的MAC值是否相等，只有在相等的情况下才执行升级操作。

本发明的高安全等级的OTA升级固件的加密方法，设1个block的大小为16个字节，固件头数据为3个block大小，PC机和IOT终端设备中所存储的初始化向量为IV、加密密钥为k；n个block固件数据分别为P_f1、P_f2、…、P_fn；

所述PC机生成固件升级数据步骤具体通过以下步骤来实现：