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STM32 硬件加密

介绍​

在现代嵌入式系统中，数据安全是一个至关重要的课题。STM32微控制器提供了硬件加密功能，能够有效地保护敏感数据，防止未经授权的访问和篡改。硬件加密通过专用的加密引擎实现，相比软件加密，具有更高的效率和安全性。

本文将详细介绍STM32的硬件加密功能，包括其工作原理、使用方法以及实际应用案例。

硬件加密的工作原理​

STM32的硬件加密功能基于AES（高级加密标准）算法。AES是一种对称加密算法，意味着加密和解密使用相同的密钥。STM32的加密引擎支持128位、192位和256位的密钥长度。

加密过程​

  1. 密钥生成：首先，生成一个加密密钥。这个密钥可以是用户定义的，也可以由硬件随机数生成器生成。
  2. 数据加密：将明文数据输入到加密引擎中，使用生成的密钥进行加密，输出密文。
  3. 数据解密：将密文输入到加密引擎中，使用相同的密钥进行解密，恢复原始明文。

代码示例​

以下是一个简单的代码示例，展示如何使用STM32的硬件加密功能：

#include "stm32f4xx_hal.h"

AES_HandleTypeDef haes;

void AES_Init(void) {
    haes.Instance = AES;
    haes.Init.DataType = AES_DATATYPE_8B;
    haes.Init.KeySize = AES_KEYSIZE_128B;
    haes.Init.pKey = (uint8_t*)"0123456789ABCDEF";
    HAL_AES_Init(&haes);
}

void AES_Encrypt(uint8_t* plaintext, uint8_t* ciphertext) {
    HAL_AES_Encrypt(&haes, plaintext, 16, ciphertext, HAL_MAX_DELAY);
}

void AES_Decrypt(uint8_t* ciphertext, uint8_t* plaintext) {
    HAL_AES_Decrypt(&haes, ciphertext, 16, plaintext, HAL_MAX_DELAY);
}

int main(void) {
    uint8_t plaintext[16] = "Hello, STM32!";
    uint8_t ciphertext[16];
    uint8_t decryptedtext[16];

    AES_Init();
    AES_Encrypt(plaintext, ciphertext);
    AES_Decrypt(ciphertext, decryptedtext);

    // 输出解密后的数据
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        printf("%c", decryptedtext[i]);
    }

    return 0;
}

输入和输出​

  • 输入：plaintext 数组包含要加密的明文数据。
  • 输出：ciphertext 数组包含加密后的密文数据，decryptedtext 数组包含解密后的明文数据。

实际应用案例​

案例1：保护固件更新​

在物联网设备中，固件更新是一个常见的操作。为了防止恶意固件的注入，可以使用STM32的硬件加密功能对固件进行加密。设备在接收到加密的固件后，使用硬件解密引擎进行解密，确保固件的完整性和安全性。

案例2：安全通信​

在需要安全通信的场景中，如智能家居或工业控制系统，可以使用STM32的硬件加密功能对通信数据进行加密。这样，即使数据在传输过程中被截获，攻击者也无法轻易解密和篡改数据。

总结​

STM32的硬件加密功能为嵌入式系统提供了强大的数据保护能力。通过使用AES算法，STM32能够高效地进行数据加密和解密，确保敏感信息的安全性。本文介绍了硬件加密的工作原理、代码示例以及实际应用案例，希望能够帮助初学者更好地理解和应用这一功能。

附加资源​

练习​

  1. 修改代码示例，使用192位密钥进行加密和解密。
  2. 尝试在STM32开发板上实现固件更新的加密和解密功能。
  3. 研究STM32的其他安全功能，如硬件随机数生成器和安全启动。
提示

在实际应用中，务必妥善保管加密密钥，避免密钥泄露导致的安全风险。