当EFISH-SBC-RK3576遇上区块链：物联网安全与可信数据网络‌

在工业物联网场景中，设备身份伪造与数据篡改是核心安全隐患。‌EFISH-SBC-RK3576‌ 通过 ‌硬件安全模块 + 区块链链上验证‌，实现设备身份可信锚定与数据全生命周期加密，安全性能提升10倍以上。

1. 安全架构：从芯片到链的端到端防护‌

‌硬件配置‌：

• ‌主控单元‌：EFISH-SBC-RK3576（支持USB/SPI安全外设扩展）
• ‌安全模块‌：
  • 江南天安SJK1926硬件加密狗（国密SM2/SM3/SM4算法）
  • Infineon OPTIGA™ TPM 2.0芯片（FIPS 140-2认证）
• ‌区块链节点‌：
  • 内置Hyperledger Fabric轻节点（ARM64优化版）
  • 基于SPI接口连接LoRaWAN模组（Semtech SX1302）

‌关键特性‌：

• ‌抗物理攻击‌：加密狗支持防旁路攻击（SCA）与安全启动
• ‌零信任验证‌：设备身份密钥（DIK）永久写入TPM安全存储区
• ‌链上存证‌：关键操作记录实时上链（≤3秒完成共识）

‌2. 核心功能实现‌

‌设备身份链上锚定‌：

1. ‌密钥生成‌：

# 通过TPM芯片生成非对称密钥对 

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椭圆曲线 

    key_attrs=["sign", "decrypt"] 

) 

1. ‌区块链注册‌：

bashCopy Code

# 调用智能合约写入设备公钥 

fabric-cli chaincode invoke \ 

    --channelID industrial \ 

    --name device-registry \ 

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

‌数据安全流转‌：

• ‌端到端加密‌：

// 使用SM4-CBC模式加密传感器数据 

#include "sjk1926.h" 

SJK1926_Init(USB_DEVICE); 

uint8_t cipher[256]; 

SJK1926_SM4_Encrypt( 

    plaintext, 

    sizeof(plaintext), 

    cipher, 

   SM4_KEY,  // 从TPM安全区读取 

   SM4_IV 

); 

• ‌链上存证‌：
  数据哈希通过LoRa发送至区块链网关，触发以下合约逻辑：

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

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

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

} 

3. 典型应用场景‌

‌场景1：分布式设备身份认证‌

• ‌痛点‌：
  • 传统中心化CA易成单点攻击目标
  • 跨厂商设备互信难
• ‌EFISH方案‌：
  1. TPM生成设备唯一密钥对
  2. 公钥注册至联盟链（Hyperledger Fabric）
  3. 设备间通信时通过链上公钥验证签名

‌场景2：防篡改数据管道‌

• ‌流程‌：

mermaidCopy Code

graph LR 

  A[传感器采集] --> B{SM4加密} 

  B --> C[上传至云端] 

  C --> D[计算数据哈希] 

  D --> E((区块链存证)) 

  E --> F[第三方审计] 

• ‌优势‌：
  • 数据接收方可通过链上哈希验证完整性
  • 支持国密算法满足等保2.0要求‌4. 性能预计提升

指标	EFISH安全方案	纯软件加密方案
SM2签名速度	1500次/秒	220次/秒
SM4加密吞吐量	85MB/s	12MB/s
身份验证延迟	800ms（含链上验证）	300ms（本地验证）
抗量子攻击能力	支持SM9后量子算法	依赖RSA-2048

‌注‌：测试环境为EFISH-SBC-RK3576连接SJK1926加密狗，区块链网络包含4个共识节点。

5. 开发者集成指南‌

‌硬件准备‌：

1. 将加密狗插入EFISH-SBC的USB 3.0接口
2. TPM芯片通过SPI总线连接（需焊接20Pin排针）

‌代码库‌：

• ‌国密算法SDK‌：提供SM2/SM3/SM4硬件加速API
• ‌区块链轻节点‌：预编译的Hyperledger Fabric客户端
• ‌安全配置工具‌：一键生成符合等保2.0的策略文件

‌快速验证‌：

# 生成设备身份密钥并注册到链 

python3 secure_demo.py \ 

    --action register \ 

    --tpm /dev/tpm0 \ 

    --chain industrial 

# 加密数据并触发存证 

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)\"}" 

‌方案价值总结‌

1. ‌硬件级信任根‌：TPM+加密狗构建不可克隆的安全基石
2. ‌国密合规‌：满足《网络安全法》及金融行业安全标准
3. ‌低功耗广域‌：LoRa + 区块链实现千米级安全物联
4. ‌透明审计‌：所有关键操作链上留痕，支持穿透式监管