TMP1827认证流程
TMP1827 作为集成 SHA-256-HMAC 认证引擎的高精度温度传感器，其认证流程旨在确保主机与传感器之间的安全通信，防止数据篡改和假冒设备接入。以下是基于官方资料和安全机制的详细认证流程解析：
一、认证核心机制
TMP1827 的认证基于共享密钥的挑战 - 响应模式，结合 SHA-256 哈希算法实现：
- 唯一身份标识
每个 TMP1827 出厂时内置不可擦除的 64 位唯一 ID（UID），用于设备寻址和 NIST 可追溯性。 - 密钥存储
传感器的 2Kb EEPROM 中预存或由主机写入共享密钥（如 128 位对称密钥），支持写保护和认证写保护模式。 - SHA-256-HMAC 验证
主机与传感器通过交换挑战值和哈希消息认证码（HMAC）完成双向身份验证，符合 FIPS 180-4 和 FIPS 198-1 标准。
二、认证流程步骤
1. 初始化通信
- 主机发起认证请求
主机通过 1-Wire 总线发送[认证命令]（如 0xAA），触发传感器进入认证状态。 - 传感器生成挑战值
TMP1827 生成 16 字节随机数（挑战值CHALLENGE），通过总线返回给主机。
2. 主机计算 HMAC
- 提取基础数据
主机从传感器响应中获取CHALLENGE和 64 位 UID。 - 密钥与数据混合
使用共享密钥对CHALLENGE + UID进行 SHA-256 哈希运算，生成 HMAC 值MAC_HOST。 - 发送认证响应
主机将MAC_HOST通过 1-Wire 总线回传给传感器。
3. 传感器验证
- 本地重新计算
传感器使用相同共享密钥对CHALLENGE + UID计算预期 HMAC 值MAC_SENSOR。 - 比对认证结果
若MAC_HOST == MAC_SENSOR，则认证成功，传感器返回[成功响应]（如 0x00）；否则返回[失败响应]（如 0xFF）。
4. 数据交互授权
- 认证通过后
主机可安全读取传感器温度数据或写入 EEPROM 配置（如校准参数），此时通信数据会附加 HMAC 进行完整性保护。 - 写保护机制
敏感操作（如 EEPROM 写入）需通过认证写保护模式，确保只有授权主机可修改数据。
三、安全增强措施
- 防重放攻击
每次认证生成唯一的CHALLENGE，避免重复使用旧认证响应。 - 总线安全
1-Wire 接口集成 8kV ESD 保护，支持总线供电模式减少外部元件，降低物理层攻击风险。 - 密钥管理
- 密钥可通过安全通道（如带外传输）预写入 EEPROM。
- 支持分段写保护（256 位页面大小），防止未授权访问。
四、典型命令序列
plaintext
主机 → 传感器: [认证请求命令 0xAA]
传感器 → 主机: [挑战值 CHALLENGE (16字节)]
主机 → 传感器: [HMAC_SHA256(密钥 + CHALLENGE + UID) (32字节)]
传感器 → 主机: [验证结果 0x00(成功) 或 0xFF(失败)]
五、应用场景
- 工业温度监测：确保热分配表和冷端补偿数据未被篡改。
- 医疗设备：通过认证防止假冒传感器影响诊断准确性。
- 物联网节点：在边缘设备中实现低成本、高安全性的温度数据采集。
六、开发注意事项
- 主机端实现
- 需实现 SHA-256 和 HMAC 算法，建议使用 FIPS 认证库。
- 处理 1-Wire 总线时序（如强上拉、寄生供电）。
- 传感器配置
- 通过 EEPROM 配置短地址模式（Short Address）加速多设备寻址。
- 启用温度警报功能时，需同步认证警报触发条件。
TMP1827 的认证流程通过硬件级安全机制和标准化算法，在高精度温度测量的同时提供可靠的设备身份验证，适用于对安全性和数据完整性要求较高的工业与物联网场景。实际开发中需结合 TI 提供的参考设计（如 TMP1827 评估板）和官方库函数优化实现。