STM32单片机安全机制：保障系统安全，维护数据完整

# 1. STM32单片机安全机制概述

STM32单片机广泛应用于嵌入式系统中，其安全机制对于保护设备和数据至关重要。本篇文章将对STM32单片机的安全机制进行全面概述，包括物理安全机制和软件安全机制。

物理安全机制旨在保护单片机免受外部攻击，包括防篡改技术和加密算法。防篡改技术通过固件签名和存储器保护来防止未经授权的代码修改。加密算法使用对称和非对称加密技术来保护敏感数据，确保其机密性和完整性。

# 2. 物理安全机制**

**2.1 防篡改技术**

**2.1.1 固件签名**

固件签名是一种通过对固件代码进行数字签名的技术，以确保固件的完整性和真实性。数字签名使用非对称加密算法，其中私钥用于签名，公钥用于验证签名。当固件被加载到设备中时，设备会使用公钥验证固件签名的有效性。如果签名无效，则固件将被拒绝加载，从而防止篡改。

**代码块：**

# 对固件进行签名
from cryptography.hazmat.primitives import hashes, serialization
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding

# 载入私钥
with open("private_key.pem", "rb") as key_file:
    private_key = serialization.load_pem_private_key(
        key_file.read(),
        password=None,
    )

# 计算固件哈希值
hasher = hashes.SHA256()
with open("firmware.bin", "rb") as firmware_file:
    hasher.update(firmware_file.read())

# 签名固件哈希值
signature = private_key.sign(
    hasher.finalize(),
    padding.PSS(
        mgf=padding.MGF1(hashes.SHA256()),
        salt_length=padding.PSS.MAX_LENGTH,
    ),
)

# 保存签名
with open("firmware.sig", "wb") as sig_file:
    sig_file.write(signature)

**逻辑分析：**

* 首先，从文件中加载私钥。
* 然后，计算固件文件的 SHA256 哈希值。
* 使用私钥和 PSS 填充方案对哈希值进行签名。
* 最后，将签名保存到文件中。

**参数说明：**

* `private_key.pem`：私钥文件路径。
* `firmware.bin`：固件文件路径。
* `firmware.sig`：签名文件路径。

**2.1.2 存储器保护**

存储器保护技术用于防止未经授权的访问或修改存储在设备中的数据。这可以通过使用以下方法来实现：

* **存储器映射：**将存储器划分为不同的区域，每个区域具有特定的访问权限。
* **存储器加密：**使用加密算法对存储器中的数据进行加密。
* **存储器校验：**使用校验和或循环冗余校验 (CRC) 来检测存储器中的数据错误。

**表格：**

| 存储器保护技术 | 描述 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 存储器映射 | 将存储器划分为不同的区域，每个区域具有特定的访问权限 | 提高安全性 | 可能会增加复杂性 |
| 存储器加密 | 使用加密算法对存储器中的数据进行加密 | 提供