汉芝电子加密芯片实现FIDO功能的方法
汉芝电子的加密芯片要支持FIDO（Fast Identity Online）协议，需遵循FIDO联盟制定的U2F或FIDO2标准。通过硬件安全模块（HSM）和加密算法实现身份认证功能。
硬件要求
汉芝加密芯片需具备安全存储密钥的能力，支持ECC（椭圆曲线加密）算法，通常使用P-256曲线。芯片需具备防物理攻击设计，如侧信道攻击防护。
软件开发
集成FIDO协议栈到芯片固件中，实现U2F或WebAuthn标准。开发时需处理注册和认证流程，生成并安全存储密钥对。芯片需响应FIDO客户端的请求，进行签名操作。
认证流程
设备在用户注册时生成密钥对，私钥永不离开芯片。认证时，芯片使用私钥对挑战值签名，服务器用公钥验证。整个过程确保双向认证和防钓鱼攻击。
代码示例
以下是FIDO U2F注册请求的简化代码示例：
// 生成密钥对
ecc_generate_key_pair(&private_key, &public_key);
// 构建注册响应
fido_build_registration_response(
&response,
&application_param,
&challenge,
&public_key,
&private_key
);
安全考虑
需确保所有加密操作在安全环境中执行，防止敏感信息泄露。定期更新固件以修复潜在漏洞，符合FIDO的安全认证要求。
通过以上方法，汉芝电子的加密芯片可有效支持FIDO协议，提供安全的身份认证解决方案。
FIDO 协议栈概述
FIDO（Fast Identity Online）协议栈由FIDO联盟制定，旨在通过标准化身份认证协议消除对密码的依赖，提供更安全、便捷的无密码认证方案。其核心协议栈分为以下层级：
认证层（Authentication Layer）
FIDO协议栈的基础层，定义用户与认证器（如安全密钥、生物识别设备）之间的交互流程，包含以下核心协议：
- UAF（Universal Authentication Framework）：支持生物识别、PIN等本地认证方式，适用于无密码场景。
- U2F（Universal 2nd Factor）：专注于第二因素认证，通过物理安全密钥（如YubiKey）增强安全性。
- FIDO2：融合UAF和U2F的演进标准，包含WebAuthn（浏览器API）和CTAP（客户端到认证器协议）。
传输层（Transport Layer）
定义客户端（如浏览器/手机）与认证器之间的通信协议：
- CTAP1（U2F协议）：基于USB/NFC/蓝牙的简单挑战-响应协议，兼容旧版U2F设备。
- CTAP2：扩展支持FIDO2，新增PIN管理、生物识别选项等高级功能，支持BLE、USB、NFC等多种传输方式。
应用层（Application Layer）
集成FIDO协议的实际应用接口：
- WebAuthn：W3C标准化的JavaScript API，允许网站通过浏览器调用FIDO认证器，支持跨平台无密码登录。
- 依赖公钥加密：认证器生成公私钥对，私钥本地存储，公钥发送至服务端验证。
- 示例代码片段（注册流程）：
navigator.credentials.create({ publicKey: { challenge: randomBuffer, rp: { name: "Example Site" }, user: { id: userHandle, name: "user@example.com" }, pubKeyCredParams: [{ type: "public-key", alg: -7 }] // ES256算法 } });
后端协议（Server Protocols）
服务端验证逻辑的标准化：
- FIDO Metadata Service：提供认证器真伪校验和合规性检查，确保设备未被篡改。
- Attestation & Assertion：
- Attestation：注册时验证认证器来源（如厂商证书）。
- Assertion：登录时验证签名，无需传输私钥或生物数据。
安全特性
- 抗钓鱼攻击：依赖RP ID（域名绑定）防止伪造网站。
- 隐私保护：公钥为随机生成，不包含用户身份信息。
- 抗重放：每次认证使用唯一挑战值（challenge）。
通过分层设计，FIDO协议栈实现了从硬件到应用的无缝协作，兼顾安全性与用户体验。
您上您也会 之 FIDO（Fast IDentity Online）协议栈
FIDO（Fast IDentity Online）协议栈是一套用于实现无密码认证（如WebAuthn）的开源标准。以下是一个基于C语言的简化实现框架，涵盖核心功能和数据结构。假设需要实现 FIDO2/WebAuthn的基本功能，包括注册和认证流程。
核心数据结构
定义FIDO协议中常用的数据结构：
#include <stdint.h>
#include <stddef.h>
// 客户端数据（ClientData）结构
typedef struct {
char type[32]; // "webauthn.create" 或 "webauthn.get"
char challenge[64]; // Base64URL编码的挑战值
char origin[256]; // 请求来源（如https://example.com）
} fido_client_data_t;
// 认证器返回的签名数据
typedef struct {
uint8_t auth_data[512]; // 认证器数据（AuthenticatorData）
size_t auth_data_len;
uint8_t signature[128]; // 签名值
size_t signature_len;
} fido_assertion_t;
// 公钥凭证选项
typedef struct {
uint8_t user_id[64];
char user_name[64];
char display_name[64];
uint32_t timeout_ms;
} fido_credential_options_t;
注册流程实现
处理FIDO2的注册请求，生成公钥凭证：
#include <openssl/ec.h>
#include <openssl/evp.h>
// 生成密钥对并返回公钥凭证
int fido_make_credential(const fido_client_data_t *client_data,
const fido_credential_options_t *options,
uint8_t *credential_id,
size_t *credential_id_len,
uint8_t *public_key,
size_t *public_key_len) {
// 1. 生成ECC密钥对（P-256曲线）
EC_KEY *key = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_X9_62_prime256v1);
EC_KEY_generate_key(key);
// 2. 提取公钥并编码为COSE_Key格式
const EC_POINT *point = EC_KEY_get0_public_key(key);
uint8_t x[32], y[32];
BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(EC_KEY_get0_group(key), point,
BN_bin2bn(x, 32, NULL),
BN_bin2bn(y, 32, NULL),
ctx);
// 3. 构建认证器数据（AuthenticatorData）
uint8_t auth_data[512] = {0};
// ... 包含RP ID哈希、标志位、签名计数器等
// 4. 返回结果
memcpy(public_key, x, 32);
memcpy(public_key + 32, y, 32);
*public_key_len = 64;
// 清理资源
EC_KEY_free(key);
BN_CTX_free(ctx);
return 0;
}
认证流程实现
验证用户持有的凭证签名：
// 验证断言签名
int fido_verify_assertion(const fido_client_data_t *client_data,
const uint8_t *public_key,
size_t public_key_len,
const fido_assertion_t *assertion) {
// 1. 重建待签名的数据：client_data_hash || auth_data
uint8_t verify_data[512];
SHA256_CTX sha_ctx;
SHA256_Init(&sha_ctx);
SHA256_Update(&sha_ctx, client_data, sizeof(fido_client_data_t));
SHA256_Final(verify_data, &sha_ctx);
// 2. 使用ECDSA验证签名
EC_KEY *key = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_X9_62_prime256v1);
EC_POINT *point = EC_POINT_new(EC_KEY_get0_group(key));
EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(EC_KEY_get0_group(key), point,
BN_bin2bn(public_key, 32, NULL),
BN_bin2bn(public_key + 32, 32, NULL),
NULL);
EC_KEY_set_public_key(key, point);
int ret = ECDSA_verify(0, verify_data, 32,
assertion->signature, assertion->signature_len,
key);
// 清理资源
EC_KEY_free(key);
EC_POINT_free(point);
return ret;
}
CTAP协议层实现
实现CTAP2（Client-to-Authenticator Protocol）的简化版本：
// CTAP命令编码/解码
typedef enum {
CTAP_CMD_MAKE_CREDENTIAL = 0x01,
CTAP_CMD_GET_ASSERTION = 0x02,
} ctap_command_t;
// 处理CTAP请求
int ctap_process_request(uint8_t *request, size_t request_len,
uint8_t *response, size_t *response_len) {
switch (request[0]) {
case CTAP_CMD_MAKE_CREDENTIAL:
// 解析请求并调用fido_make_credential()
break;
case CTAP_CMD_GET_ASSERTION:
// 解析请求并调用fido_verify_assertion()
break;
default:
return -1; // 不支持的命令
}
return 0;
}
依赖项与编译
-
依赖库：
- OpenSSL（用于加密操作）
- libcbor（可选，用于CBOR编码/解码）
-
编译命令示例：
gcc -o fido_stack fido_stack.c -lcrypto -lcbor
注意事项
-
安全关键点：
- 必须验证
client_data.origin防止钓鱼攻击 - 挑战值（challenge）应由服务端随机生成且单次有效
- 私钥永远不应离开安全环境（如TPM/HSM）
- 必须验证
-
扩展建议：
- 添加对TPM的支持（如通过TSS库）
- 实现完整的CBOR编码/解码
- 支持FIDO2扩展（如HMAC密钥）
以上代码为最小化实现框架，实际应用中需结合具体硬件平台（如智能卡、TPM）和安全需求进行扩展。完整的FIDO协议栈可参考Yubico的libfido2开源项目。
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