关于根据数字信号处理器（DSP）的规划，假如DSP没有满意的安全才能，便特别简单遭到侵略。在许多运用中，假如运用FPGA以作合作来卸载DSP的部分作业，便可以容易施行先进的安全功用。并且，假如合作的FPGA运用flash存储技能，在芯片上存储结构中的装备位流以及关键性密匙信息，便可以完结固有的防止仿制或克隆的安全性，使得规划人员可以主动维护规划防止这些类型的偷盗。
DSP和FPGA体系结构
在运用FPGA或DSP的体系中（图1），DSP施行高档信号处理算法，而FPGA施行前端抽取功用。高速串行RapidIO总线用于衔接FPGA和DSP；FPGA还衔接至PCIe总线，经由互联网用作长途接入办理端口。PCIe总线还可桥接进入和脱离RapidIO总线的通信量，以期把扩展长途办理衔接至DSP。FPGA操控一个外部DDR3 DRAM，后者用作无线接口所收发数据包的缓存，并且答应FPGA从DSP卸载任何低层数据协议处理和缓存办理功用。
FPGA还将担任从外部SPI Flash “扶引”DSP，FPGA运用本身的SPI存储器作为DSP代码来历，经过来自DSP的SPI端口的扶引功用来映射引导进程。一旦代码传送完结，FPGA便答应DSP开端履行。
安全根
假如体系不维护扶引进程，侵入者便可以以自己的代码代替，然后有效地绑架整个体系，这或许导致体系的损坏、严重的财政丢失以及或许的个人责务。咱们必需运用安全的扶引进程来最大极限地减小此类进犯，而硬件信赖根是施行安全扶引进程的必要条件。
硬件信赖根支持体系数据完整性和保密性的验证，一起可以将这个信赖扩展至内部和外部实体。硬件信赖根可防止被侵入或修正，也可以作为安全地铺设更高档功用的起点。在嵌入式体系中，信赖根与其它体系组件一起作业，以保证主处理器仅运用授权代码进行安全扶引，然后扩展信赖区域至处理器及其运用。
硬件信赖根必需在安全的FPGA上构建，其装备位流必需维护防止仿制或反向工程，以防止被歹意侵略者损坏信赖根。所以，维护FPGA器材的知识产权（IP）便是维护嵌入式体系其余部分的必要条件。
多级扶引进程的安全要求
从其它部分进行嵌入处理体系的初始化，需求安全的扶引进程，以履行不受歹意内容或走漏影响的受信赖代码。图2所示为安全扶引进程为充沛维护嵌入式体系的初始化而必需经过的各个不同阶段。每一个阶段都必需由从前的成功阶段来验证，以保证直到顶层运用层的“信赖链（chain-of-trust）”。不行修正的引导加载程序（阶段0）代码可以嵌入在FPGA器材中，并且经过安全的信赖根，运用受维护的安全密匙和相关的安全算法进行验证，以保证代码的完整性和真实性。把代码和履行转移至每个安全扶引的次序阶段前，这些阶段都必须经过从前受信赖的体系进行验证。
施行安全的嵌入式体系
加密位流数据是维护用于上电的装备位流（就象用于根据SRAM的 FPGA装备位流）的一个常用办法。这使得在装备发动进程中仅经过调查来捕获位流变得愈加困难。解密密匙存储在FPGA中，用于在装备FPGA之前解密数据。一般需求运用电池，以期在掉电时保存安全密匙。
另一个维护FPGA装备位流的办法是运用非易失性存储器将其彻底存储在片上，防止在发动中露出。一些FPGA器材，比方美高森美的SmartFusion2和IGLOO2系列，还经过在制作期间进行编程时将位流加密以供给额定的维护功用。这还维护规划防止不道德的合同制作商进行仿制或反向工程，使得所需的硬件信赖根被损坏。
一旦咱们创建了安全的FPGA，下一个首要要求便是施行硬件信赖根。FPGA必需维护安全密匙和片上不行改动的初始阶段（Phase 0）扶引载入程序，使得歹意侵入者彻底无法进犯或修正它们。假如运用根据Flash 的FPGA在片上存储不行改动的代码和安全密匙，还可以经由装备进程来加载装备位流以取得安全性。安全密匙仅是整个规划的一小部分，但是，它关于维护规划防止其它方式的进犯是十分重要的。
阻挠进犯
一个常见的进犯办法是运用侧通道剖析（比方调查安全密匙相关运作期间的功率或守时签名）来妄图找出片上的安全信息。这种侧通道办法相似保险箱窃贼不断操作锁具和侦听机心的噪声来找出保险箱组合的办法。在这种情况下，侧通道便是经过物理办法施行安全“功用”所形成的声响。施行经规划耐受通道进犯的解密算法，可以耐受更先进的差分功率剖析（DPA）方式的侧通道进犯。
假如不运用耐受DPA的技能，调查者便可以丈量规划在处理密匙和算法时所运用的功率。此外，频频改动安全密匙将会约束进犯者用于数据剖析的丈量数目，使得他们难以运用这类办法侵略。并且，预充电寄存器和总线等电路规划技巧将会约束侵入者所可以运用的“噪声”。
归纳概览
现在已维护了FPGA IP的安全，而咱们的规划也建立了信赖根，便可以更具体地检视整个嵌入式体系施行计划。图3所示为安全的嵌入式体系的施行计划，其间描绘了安全扶引进程的不同组件。不行改动的扶引代码与密匙存储在片上，外部SPI存储器存储余下的DSP代码 （包含任何所需的OS加载程序和OS代码，以及运用程序代码），悉数均运用信赖根办理的安全的挑战和呼应体系来验证。在进程结束时，安全的代码被载入DSP片上的SRAM，FPGA答应DSP开端运作，可以坚信仅有授权代码被履行。此外，运用FPGA I/O可以容易施行低成本PCB篡改检测计划以检测任何钻孔或切开迹线的妄图及施行维护措施。
一旦完结了安全扶引，FPGA便可以施行体系所需的其它功用，比方桥接PCIe和RapidIO接口、衔接JESD204x总线、经过FPGA模块预处理无线信号，以及操控DDR3缓存。当需求附加的算法处理才能时，SmartFusion2具有片上处理器可供挑选；当FPGA模块足以施行所需的操控功用时，IGLOO2也可以挑选。
维护用于物联网的新DSP规划的安全
根据Flash的 FPGA供给安全IP和硬件信赖根，用于构建更高层次安全功用，如安全扶引等，以维护规划防止侵入。未来的安全需求将以这些功用为根底，例如，传送安全数据和授权安全设备将成为新式的IoT和M2M运用的首要要求，这些运用将瞄准许多新的DSP相关规划。这将需求数种附加的规划安全层以维护嵌入式体系规划IP。此外，估计新的数据安全性要求将明显增加，需求先进的安全技能和办法来彻底满意较低功率、较小占位面积和更高的处理功率需求，才可在这些新市场上取得成功。
