STM32单片机安全特性解析：保障系统安全与稳定，抵御风险威胁

# 1. STM32单片机安全特性的概述

STM32单片机因其广泛的应用和卓越的性能而备受赞誉，其安全特性也同样令人印象深刻。本概述将探讨STM32单片机全面的安全功能，包括硬件、软件和物理安全特性。

这些安全特性旨在保护设备免受未经授权的访问、数据泄露和恶意攻击。通过了解STM32单片机的安全机制，开发人员可以构建高度安全的嵌入式系统，满足现代物联网和工业控制应用的严格要求。

# 2. STM32单片机硬件安全特性

STM32单片机在硬件层面集成了丰富的安全特性，为嵌入式系统提供了坚实的安全基础。这些特性包括内存保护机制、外设安全特性和物理安全特性。

### 2.1 内存保护机制

内存保护机制旨在防止未经授权的代码和数据访问。STM32单片机提供了以下两种内存保护机制：

#### 2.1.1 程序存储器保护

程序存储器保护通过以下机制保护代码免遭未经授权的修改：

- **闪存读保护：**防止对闪存进行未经授权的读取操作。
- **选项字节保护：**防止对选项字节进行未经授权的修改，选项字节存储着设备的配置设置。
- **代码段保护：**将代码存储在受保护的存储器区域中，防止未经授权的执行。

#### 2.1.2 数据存储器保护

数据存储器保护通过以下机制保护数据免遭未经授权的访问：

- **SRAM/EEPROM读保护：**防止对SRAM和EEPROM进行未经授权的读取操作。
- **SRAM/EEPROM写保护：**防止对SRAM和EEPROM进行未经授权的写入操作。
- **数据段保护：**将数据存储在受保护的存储器区域中，防止未经授权的访问。

### 2.2 外设安全特性

STM32单片机还集成了各种外设安全特性，以保护敏感信息和通信：

#### 2.2.1 加密引擎

加密引擎提供硬件加速的加密和解密功能，用于保护敏感数据。它支持多种加密算法，包括AES、DES和3DES。

#### 2.2.2 实时时钟安全机制

实时时钟（RTC）安全机制确保RTC在系统断电或复位后保持准确的时间。这对于防止时间戳欺骗和确保系统完整性至关重要。

### 2.3 物理安全特性

STM32单片机还提供了物理安全特性，以防止设备遭到物理攻击：

#### 2.3.1 防篡改技术

防篡改技术通过以下机制防止未经授权的设备篡改：

- **封装防篡改：**使用特殊的封装材料和技术，防止设备引脚被探测或篡改。
- **内部防篡改：**使用内部传感器和机制，检测设备内部的篡改企图。

#### 2.3.2 温度传感器安全机制

温度传感器安全机制通过以下方式保护设备免遭过热：

- **温度传感器：**检测设备的温度，并在温度过高时触发警报。
- **热关机：**当温度达到危险水平时，自动关闭设备以防止损坏。

# 3.1 加密算法库

STM32单片机提供了丰富的加密算法库，为开发人员提供了强大的加密功能，以保护数据和通信的机密性、完整性和真实性。这些算法库包括：

#### 3.1.1 对称加密算法

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密，包括：

- **AES (Advanced Encryption Standard)**：一种分组密码，支持 128、192 和 256 位密钥长度。
- **DES (Data Encryption Standard)**：一种分组密码，支持 56 位密钥长度。
- **3DES (Triple DES)**：DES 的增强版本，使用三个 56 位密钥进行三重加密。

from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes

# AES 加密
key = b'1234567890123456'  # 128 位密钥
iv = b'0000000000000000'  # 初始化向量
cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv))
encryptor = cipher.encryptor()
ciphertext = encryptor.update(b'Hello, world!') + encryptor.finalize()

# AES 解密
key = b'1234567890123456'  # 128 位密钥
iv = b'0000000000000000'  # 初始化向量
cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv))
dec