1 应用简报

控制系统通常依赖于传感器的输入，这些传感器可以是底盘上子系统或模块的一部分，也可以是非板载元件。这些元件可以是超高精度负温度系数 (NTC) 热敏电阻或铂电阻温度检测器 (RTD)，这通常很昂贵，需要额外的工程时间和资源进行校准。在需要精确温度补偿的关键工业应用中，通常使用 AA 类 RTD 或容差为 0.01% 的 NTC 热敏电阻。但是，使用现成的 RTD 或 NTC 热敏电阻可以轻松替换这些昂贵的元件。此外，终端设备（如应用或特定于供应商的电池包、医疗耗材和可更换产品）需要一种机制，主机控制器可以通过该机制确保插件模块为原装模块。为了应对认证的挑战和要求，TI 开发了 TMP1827，这是一款带有集成 2048 位 EEPROM 和 SHA-256-HMAC 认证引擎且基于单线 ±0.3°C 精度的温度传感器，而且具有以下特性：

• 以符合 FIPS 180-4 的安全散列标准实施
• 以符合 FIPS 198-1 标准的 HMAC 算法实施
• EEPROM 的已认证写保护模式
• NIST 可追溯出厂编程不可擦除 64 位标识号
• IEC 61000-4-2 ESD 用于 8kV 接触放电，适用于插件应用

质询-响应

如前所述，主机控制器无法区分此类替换器件，可能会出现很大的误差，并可能对安全应用造成危害。这在必须满足严格标准的医疗应用中变得更加重要。检测此类替换的理想方法是使用 TMP1827 为替换器件添加身份验证。主机可以向目标器件发出质询消息（通常是一组随机数据字节）并接收响应（即消息的散列签名）。通过验证接收到的对预期响应的响应，主机现在可以验证温度传感器是否真实，数字值是否可信。

但是，主机和目标必须共享一个公共密钥，以便两个器件可以生成相同的数字签名。一种常见的方法是对所有目标使用相同的密钥，这会导致以下问题：如果提取一个目标器件密钥，则可能会影响整个目标器件批次。因此，始终建议每个目标器件使用唯一的密钥，这在提供增强安全性的同时会使密钥生成过程更加复杂。

密钥生成

图 1-1 展示了一种方法，通过使用加密方法来确保每个目标器件的密钥生成是唯一的。为了简化加密方案，使用了 SHA-256-HMAC 示例。主机读取出厂时编程的 64 位唯一标识符，然后将标识符与用户特定的机密消息和密钥混合。这会为每个 TMP1827 生成唯一的 256 位哈希，然后可将其安全地编程回器件并由 TMP1827 提供保护。但是，由于并非每个主机 MCU 都可以具有 SHA-256-HMAC 模块，因此 TMP1827 的 SHA-256-HMAC 引擎可以在安全环境中用于生成密钥。否则，请使用此处提供的软件实现。

密钥验证

通过生成密钥并对其进行编程，现场部署现在变得更加轻松。如图 1-2 所示，主机现在可以使用相同的过程来重新生成密钥，然后在写入 TMP1827 或从 TMP1827 验证哈希时使用密钥来生成哈希，而无需交换密钥。通过为每个事务使用新的质询/响应数据负载，主机可以动态地更改目标器件的预期，从而抵消重放攻击模型。