如何对xilinx FPGA进行bit文件加密
项目终于搞完了，到了发布的关键节点，为了防止自己的心血被别人利用，最好对产品进行bit加密。
加密的优点
xilinx的v6和7全系列fpga支持aes256加密，加密的好处：
1，可以防止别人回读或者对你的程序进行逆向；
2，防止更改烧写的bit文件。
如果仅仅是防止回读，可以简单设置bitstream.readback.security，其中level1是禁止回读，level2禁止回读和重新烧写fpga。
但如果对手的逆向能力很强，比如说在fpga上电加载bit的时候用逻辑分析仪把用bit文件“读”出来，这个简单的设置肯定就不行了。这时候可以使用aes256加密。
aes算法简介：
aes即高级加密标准，是一种区块加密，当然也是对称加密。区块固定为128bit，秘钥为128，192或256bit。aes有5种加密模式，xliinx采用的是cbc模式。有一个128bit初始向量iv（startcbc），先利用初始向量iv与第一组数据进行异或后再进行加密运算生成c1。将c1作为初始向量与第二组数据进行异或后再进行加密运算生成c2。以此类推，当最后一组数据加密完毕后，将加密结果拼接为最终结果，c = c1c2c3……cn。
所以采用cbc模式的256aes需要两个东西，128bit-startcbc和256bit-aes key。
到这里还没完，完成了bit加密还没有认证，万一别人把烧进去bit文件篡改了怎么办？（重新烧了新的bit文件）。所以xilinx又提供了hmac的认证，这个就跟校验差不多了，检查消息的完整性。
所以还需要提供256bit-hmac，加上128bit-startcbc和256bit-aes key，一共是三个。这三个key可以自己生成，也可以指定空的 .nky文件，由软件随机生成好。
for example
···
device xc7a35t;
key 0 0f2ec1178ae0d04c8c1431afe8266d08e799b01c5c486c2567f3621f47319aaf;
key startcbc a6262d508c338eeab815340a7832436d;
key hmac d82e72733a7bd7904c802d13db37187b8ad20b972ac163470c5a4d239bce6308;
···
加密的aes key可以存到fpga内部易失性的bbr或只能烧写一次（otp）的efuse中。
bbr需要电池供电，可以多次编程。efuse不需要电池，但只能烧写一次。这里使用efuse
efuse寄存器
首先来看一下efuse寄存器：
一共有四个寄存器，分别是存放aes秘钥，用户信息，设备dna和efuse控制。下面特别关注一下efuse控制寄存器：
一共有6个bit有用，各种设置的优缺点表里有详细说明，使用参考设置101100就行了。
其中bit0很重要，万一置位了，aes的key又搞丢了，fpga就变砖头了。
具体的操作步骤如下：
1生成key和加密bit
下面三个key可以自己生成填进去，也可以由软件随机生成。
要打开edit device properties,先要打开sythesized design 或者implement design，然后在generate bitstream右键设置
2下载efuse
3烧写fpga程序
program
4验证
很简单，读出mcs然后烧到另一个fpga里面去，可以看到不能工作。当然，也可以在前面efuse设置时选择只能加载aes加密的bit文件，这样换一个不加密的bit下进去也能验证。
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1，可以防止别人回读或者对你的程序进行逆向；
2，防止更改烧写的bit文件。
如果仅仅是防止回读，可以简单设置bitstream.readback.security，其中level1是禁止回读，level2禁止回读和重新烧写fpga。
但如果对手的逆向能力很强，比如说在fpga上电加载bit的时候用逻辑分析仪把用bit文件“读”出来，这个简单的设置肯定就不行了。这时候可以使用aes256加密。
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aes即高级加密标准，是一种区块加密，当然也是对称加密。区块固定为128bit，秘钥为128，192或256bit。aes有5种加密模式，xliinx采用的是cbc模式。有一个128bit初始向量iv（startcbc），先利用初始向量iv与第一组数据进行异或后再进行加密运算生成c1。将c1作为初始向量与第二组数据进行异或后再进行加密运算生成c2。以此类推，当最后一组数据加密完毕后，将加密结果拼接为最终结果，c = c1c2c3……cn。
所以采用cbc模式的256aes需要两个东西，128bit-startcbc和256bit-aes key。
到这里还没完，完成了bit加密还没有认证，万一别人把烧进去bit文件篡改了怎么办？（重新烧了新的bit文件）。所以xilinx又提供了hmac的认证，这个就跟校验差不多了，检查消息的完整性。
所以还需要提供256bit-hmac，加上128bit-startcbc和256bit-aes key，一共是三个。这三个key可以自己生成，也可以指定空的 .nky文件，由软件随机生成好。
for example
···
device xc7a35t;
key 0 0f2ec1178ae0d04c8c1431afe8266d08e799b01c5c486c2567f3621f47319aaf;
key startcbc a6262d508c338eeab815340a7832436d;
key hmac d82e72733a7bd7904c802d13db37187b8ad20b972ac163470c5a4d239bce6308;
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加密的aes key可以存到fpga内部易失性的bbr或只能烧写一次（otp）的efuse中。
bbr需要电池供电，可以多次编程。efuse不需要电池，但只能烧写一次。这里使用efuse
efuse寄存器
首先来看一下efuse寄存器：
一共有四个寄存器，分别是存放aes秘钥，用户信息，设备dna和efuse控制。下面特别关注一下efuse控制寄存器：
一共有6个bit有用，各种设置的优缺点表里有详细说明，使用参考设置101100就行了。
其中bit0很重要，万一置位了，aes的key又搞丢了，fpga就变砖头了。
具体的操作步骤如下：
1生成key和加密bit
下面三个key可以自己生成填进去，也可以由软件随机生成。
要打开edit device properties,先要打开sythesized design 或者implement design，然后在generate bitstream右键设置
2下载efuse
3烧写fpga程序
program
4验证
很简单，读出mcs然后烧到另一个fpga里面去，可以看到不能工作。当然，也可以在前面efuse设置时选择只能加载aes加密的bit文件，这样换一个不加密的bit下进去也能验证。
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