STM32单片机安全机制指南：加密、认证、防篡改实战

# 1. STM32安全机制概述**

STM32单片机广泛应用于各种安全敏感的领域，其内置的安全机制为保护设备和数据提供了坚实的基础。本章概述了STM32安全机制的总体架构，包括加密、认证和防篡改机制。

**加密机制**

加密是保护数据机密性的核心技术。STM32支持多种加密算法，包括对称加密算法（如AES、DES）和非对称加密算法（如RSA、ECC）。对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密，而非对称加密算法使用一对不同的密钥。

**认证机制**

认证机制确保数据来源的真实性。STM32支持基于HMAC和基于证书的认证。HMAC（散列消息认证码）使用共享密钥对消息进行认证，而基于证书的认证使用数字证书来验证设备或用户的身份。

# 2. 加密机制**

加密机制是 STM32 安全机制的核心，它用于保护数据免遭未经授权的访问。STM32 提供了多种加密算法，包括对称加密算法和非对称加密算法。

**2.1 对称加密算法**

对称加密算法使用相同的密钥对数据进行加密和解密。STM32 支持以下对称加密算法：

**2.1.1 AES 算法**

AES（高级加密标准）是一种分组密码，它使用 128 位、192 位或 256 位密钥对 128 位数据块进行加密。AES 是目前最广泛使用的对称加密算法之一，以其安全性高、效率高而著称。

// AES 加密示例
uint8_t key[] = {0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07,
                  0x08, 0x09, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F};
uint8_t plaintext[] = "Hello, world!";
uint8_t ciphertext[16];

// 初始化 AES 加密器
AES_KEY aes_key;
AES_set_encrypt_key(key, 128, &aes_key);

// 加密数据
AES_encrypt(plaintext, ciphertext, &aes_key);

**2.1.2 DES 算法**

DES（数据加密标准）是一种分组密码，它使用 56 位密钥对 64 位数据块进行加密。DES 是一种较旧的算法，但仍然广泛用于某些应用中。

// DES 加密示例
uint8_t key[] = {0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07};
uint8_t plaintext[] = "Hello, world!";
uint8_t ciphertext[8];

// 初始化 DES 加密器
DES_key_schedule ks;
DES_set_key_unchecked(&ks, key);

// 加密数据
DES_ecb_encrypt((DES_cblock*)plaintext, (DES_cblock*)ciphertext, &ks, DES_ENCRYPT);

**2.2 非对称加密算法**

非对称加密算法使用一对密钥进行加密和解密：公钥和私钥。公钥用于加密数据，而私钥用于解密数据。STM32 支持以下非对称加密算法：

**2.2.1 RSA 算法**

RSA（Rivest-Shamir-Adleman）是一种非对称加密算法，它使用大素数对数据进行加密和解密。RSA 是目前最广泛使用的非对称加密算法之一，以其安全性高而著称。

// RSA 加密示例
uint8_t plaintext[] = "Hello, world!";
uint8_t ciphertext[256];

// 加载公钥
RSA_KEY rsa_key;
RSA_load_public_key("public_key.pem", &rsa_key);

// 加密数据
RSA_public_encrypt(strlen(plaintext), plaintext, ciphertext, &rsa_key, RSA_PKCS1_PADDING);

**2.2.2 ECC 算法**

ECC（椭圆曲线密码学）是一种非对称加密算法，它使用椭圆曲线对数据进行加密和解密。ECC 比 RSA 效率更高，并且可以提供同等的安全性。

// ECC 加密示例
uint8_t plaintext[] = "Hello, world!";
uint8_t ciphertext[64];

// 加载公钥
EC_KEY ec_key;
EC_KEY_load_public_key("public_key.pem", &ec_key);

// 加密数据
ECDSA_SIG *signature = ECDSA_do_sign(plaintext, strlen(plaintext), &ec_key);

# 3. 认证机制**

**3.1 基于HMAC的认证**

**3.1.1 HMAC算法简介*