STM32单片机安全机制详解：加密、解密、认证，守护数据安全

# 1. STM32安全机制概述**

STM32单片机集成了全面的安全机制，为设备和数据提供保护。这些机制包括加密、解密、认证和安全启动。通过利用这些功能，开发人员可以创建高度安全的嵌入式系统，保护其免受未经授权的访问和恶意攻击。

本章将介绍STM32安全机制的概述，包括其功能、优势和应用。我们将探讨加密和解密机制，了解对称和非对称加密算法之间的区别。此外，我们还将介绍认证机制，包括数字签名和消息认证码（MAC），以及它们在确保数据完整性和真实性中的作用。

# 2. 加密与解密机制

加密和解密是保护数据安全的核心技术，STM32单片机提供了多种加密和解密算法，满足不同安全需求。

### 2.1 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，常见的对称加密算法包括 AES 和 DES。

#### 2.1.1 AES算法

AES（高级加密标准）是一种分组密码算法，支持 128 位、192 位和 256 位密钥长度。AES 算法具有高安全性、高效率和易于实现等优点，广泛应用于数据加密领域。

// AES 加密函数
int aes_encrypt(const uint8_t *plaintext, uint8_t *ciphertext, const uint8_t *key, int key_len) {
    // 初始化 AES 上下文
    AES_KEY aes_key;
    if (AES_set_encrypt_key(key, key_len * 8, &aes_key) != 0) {
        return -1;
    }

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

    return 0;
}

**逻辑分析：**

* `AES_set_encrypt_key()` 函数设置 AES 加密密钥。
* `AES_encrypt()` 函数执行 AES 加密操作。

**参数说明：**

* `plaintext`：明文数据指针。
* `ciphertext`：密文数据指针。
* `key`：加密密钥指针。
* `key_len`：加密密钥长度（以字节为单位）。

#### 2.1.2 DES算法

DES（数据加密标准）是一种分组密码算法，支持 56 位密钥长度。DES 算法安全性较低，但由于其简单易用，仍然在一些 legacy 系统中使用。

// DES 加密函数
int des_encrypt(const uint8_t *plaintext, uint8_t *ciphertext, const uint8_t *key) {
    // 初始化 DES 上下文
    DES_key_schedule key_schedule;
    DES_set_key_unchecked((const_DES_cblock *)key, &key_schedule);

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

    return 0;
}

**逻辑分析：**

* `DES_set_key_unchecked()` 函数设置 DES 加密密钥。
* `DES_ecb_encrypt()` 函数执行 DES 加密操作。

**参数说明：**

* `plaintext`：明文数据指针。
* `ciphertext`：密文数据指针。
* `key`：加密密钥指针。

### 2.2 非对称加密算法

非对称加密算法使用一对密钥，一个公钥和一个私钥，公钥用于加密，私钥用于解密。非对称加密算法具有密钥管理灵活、安全性高的优点。

#### 2.2.1 RSA算法

RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法是一种非对称加密算法，支持任意长度的密钥。RSA 算法安全性较高，但加密和解密速度较慢。

// RSA 加密函数
int rsa_encrypt(const uint8_t *plaintext, uint8_t *ciphertext, const uint8_t *public_key, int key_len) {
    // 初始化 RSA 上下文
    RSA *rsa = RSA_new();
    if (rsa == NULL) {
        return -1;
    }

    // 导入公钥
    if (RSA_set0_key(rsa, BN_bin2bn(public_key, key_len, NULL), BN_bin2bn(public_key + key_len, key_len, NULL)) != 1) {
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    // 加密数据
    int encrypted_len = RSA_public_encrypt(RSA_size(rsa), plaintext, ciphertext, rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
    if (encrypted_len == -1) {
        RSA_free(rsa);
        return -1;
    }

    RSA_free(rsa);
    return encrypted_len