STM32利用AES加密数据、解密数据

STM32利用AES加密数据、解密数据

  • MD5在线工具
  • Chapter1 STM32利用AES加密数据、解密数据
    • 一、头文件
    • 二、源文件
    • 三、使用
  • Chapter2 stm32 的 md5计算函数
  • Chapter3 STM32 应用程序加密的一种设计方案
    • 前言
    • 一、计算AppKey
    • 二、自动配置流程
    • 三、出厂固件合并
  • 个人总结

MD5在线工具

https://www.md5ma.com/md5-generator

Chapter1 STM32利用AES加密数据、解密数据

原文链接

一、头文件

#ifndef _AES_H
#define _AES_H// 以bit为单位的密钥长度，只能为 128，192 和 256 三种
#define AES_KEY_LENGTH	128// 加解密模式
#define AES_MODE_ECB	0				// 电子密码本模式（一般模式）
#define AES_MODE_CBC	1				// 密码分组链接模式
#define AES_MODE		AES_MODE_CBC///
//	函数名：	aes_init
//	描述：		初始化，在此执行扩展密钥操作。
//	输入参数：	pKey -- 原始密钥，其长度必须为 AES_KEY_LENGTH/8 字节。
//	输出参数：	无。
//	返回值：	无。
///
void aes_init(const void *pKey);//
//	函数名：	aes_encrypt
//	描述：		加密数据
//	输入参数：	pPlainText	-- 明文，即需加密的数据，其长度为nDataLen字节。
//				nDataLen	-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//				pIV			-- 初始化向量，如果使用ECB模式，可设为NULL。
//	输出参数：	pCipherText	-- 密文，即由明文加密后的数据，可以与pPlainText相同。
//	返回值：	无。
//
void aes_encrypt(const unsigned char *pPlainText, unsigned char *pCipherText, unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);//
//	函数名：	aes_decrypt
//	描述：		解密数据
//	输入参数：	pCipherText -- 密文，即需解密的数据，其长度为nDataLen字节。
//				nDataLen	-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//				pIV			-- 初始化向量，如果使用ECB模式，可设为NULL。
//	输出参数：	pPlainText  -- 明文，即由密文解密后的数据，可以与pCipherText相同。
//	返回值：	无。
//
void aes_decrypt( const unsigned char *pCipherText,unsigned char *pPlainText, unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV);
#endif  /* _AES_H */

二、源文件

#include "aes.h"
#include "string.h"// 为了能针对C51进行优化，并且又使代码可用于ARM和PC等环境，
// 在非C51环境（没有定义__C51__）下需要把C51特定的关键字定义为空
#ifndef __C51__#define code#define data#define idata#define xdata#define pdatatypedef unsigned char BOOL;
#elsetypedef bit BOOL;
#endif#define Nk	(AES_KEY_LENGTH / 32)		// 以“字”（4字节）为单位的密钥长度
#define Nb	4							// 以“字”（4字节）为单位的加解密数据块大小，固定为4// Nr：加密的轮数
#if   AES_KEY_LENGTH == 128#define Nr	10
#elif AES_KEY_LENGTH == 192#define Nr	12
#elif AES_KEY_LENGTH == 256#define Nr	14
#else#error AES_KEY_LENGTH must be 128, 192 or 256 BOOLs!
#endif// GF(28) 多项式
#define BPOLY 0x1B // Lower 8 BOOLs of (x^8 + x^4 + x^3 + x + 1), ie. (x^4 + x^3 + x + 1)./*****************************************************************************
*  Typedef  Enum                        枚举定义
*****************************************************************************//*****************************************************************************
*  Struct                               数据结构定义
******************************************************************************//*****************************************************************************
*  Local variable                       局部变量
*****************************************************************************/// AES子密钥表，当密钥长度为128位时，占用176字节空间
static xdata unsigned char g_roundKeyTable[4*Nb*(Nr+1)];// 加密用的SBox
static code const unsigned char sBox[256] = 
{0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5, 0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76,0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0, 0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0,0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc, 0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15,0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a, 0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75,0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0, 0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84,0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b, 0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf,0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85, 0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8,0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5, 0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2,0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17, 0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73,0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88, 0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb,0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c, 0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79,0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9, 0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08,0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6, 0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a,0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e, 0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e,0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94, 0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf,0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68, 0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16 
};// 解密用的SBox
static code const unsigned char invSBox[256] = 
{0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38, 0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb,0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87, 0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb,0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d, 0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e,0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2, 0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25,0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16, 0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92,0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda, 0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84,0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a, 0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06,0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02, 0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b,0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea, 0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73,0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85, 0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e,0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89, 0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b,0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20, 0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4,0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31, 0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f,0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d, 0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef,0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0, 0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61,0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26, 0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d	
};///
//	函数名：	rotation_word
//	描述：		对一个“字”数据进行循环右移。
//	输入参数：	pWord -- 要右移的4字节数据。
//	输出参数：	pWord -- 右移后的4字节数据。
//	返回值：	无。
///
static void rotation_word(unsigned char *pWord)
{unsigned char temp = pWord[0];pWord[0]  = pWord[1];pWord[1]  = pWord[2];pWord[2]  = pWord[3];pWord[3]  = temp;
}///
//	函数名：	xor_bytes
//	描述：		批量异或两组数据。
//	输入参数：	pData1 -- 要异或的第一组数据。
//				pData1 -- 要异或的第二组数据。
//				nCount -- 要异或的数据长度。
//	输出参数：	pData1 -- 异或后的结果。
//	返回值：	无。
///
static void xor_bytes(unsigned char *pData1, const unsigned char *pData2, unsigned char nCount)
{unsigned char i;for (i = 0; i < nCount; i++){pData1[i] ^= pData2[i];}
}///
//	函数名：	AddRoundKey
//	描述：		把 中间状态数据 加上（异或）子密钥，数据长度为16字节。
//	输入参数：	pState	  -- 状态数据。
//				pRoundKey -- 子密钥数据。
//	输出参数：	pState	  -- 加上子密钥后的状态数据。
//	返回值：	无。
///
// static void AddRoundKey(unsigned char *pState, const unsigned char *pRoundKey)
// {
// 	xor_bytes(pState, pRoundKey, 4*Nb);
// }// AddRoundKey的宏形式，比函数形式可以节省4字节的data数据
#define AddRoundKey(pState, pRoundKey) \xor_bytes((pState), (pRoundKey), 4*Nb)///
//	函数名：	sub_bytes
//	描述：		通过S盒子置换状态数据。
//	输入参数：	pState	-- 状态数据。
//				nCount  -- 状态数据长度。
//				bInvert	-- 是否使用反向S盒子（解密时使用）。
//	输出参数：	pState	-- 置换后的状态数据。
//	返回值：	无。
///
static void sub_bytes(unsigned char *pState, unsigned char nCount, BOOL bInvert)
{unsigned char i;const unsigned char code *pSBox = bInvert ? invSBox : sBox;for (i = 0; i < nCount; i++){pState[i] = pSBox[pState[i]];}
}///
//	函数名：	shift_rows
//	描述：		把状态数据移行。
//	输入参数：	pState	-- 状态数据。
//				bInvert	-- 是否反向移行（解密时使用）。
//	输出参数：	pState	-- 移行后的状态数据。
//	返回值：	无。
///
static void shift_rows(unsigned char *pState, BOOL bInvert)
{// 注意：状态数据以列形式存放！unsigned char r;	// row，   行unsigned char c;	// column，列unsigned char temp;unsigned char rowData[4];for (r = 1; r < 4; r++){// 备份一行数据for (c = 0; c < 4; c++){rowData[c] = pState[r + 4*c];}temp = bInvert ? (4 - r) : r;for (c = 0; c < 4; c++){pState[r + 4*c] = rowData[(c + temp) % 4];}}
}///
//	函数名：	gf_mult_by02
//	描述：		在GF(28)域的 乘2 运算。
//	输入参数：	num	-- 乘数。
//	输出参数：	无。
//	返回值：	num乘以2的结果。
///
static unsigned char gf_mult_by02(unsigned char num)
{if ((num & 0x80) == 0){num = num << 1;}else{num = (num << 1) ^ BPOLY;}return num;
}///
//	函数名：	mix_columns
//	描述：		混合状态各列数据。
//	输入参数：	pState	-- 状态数据。
//				bInvert	-- 是否反向混合（解密时使用）。
//	输出参数：	pState	-- 混合列后的状态数据。
//	返回值：	无。
///
static void mix_columns(unsigned char *pState, BOOL bInvert)
{unsigned char i;unsigned char temp;unsigned char a0Pa2_M4;	// 4(a0 + a2)unsigned char a1Pa3_M4;	// 4(a1 + a3)unsigned char result[4];for (i = 0; i < 4; i++, pState += 4){// b0 = 2a0 + 3a1 + a2 + a3 //    = (a0 + a1 + a2 + a3) + 2(a0 + a1) + a0temp = pState[0] ^ pState[1] ^ pState[2] ^ pState[3];result[0] = temp ^ pState[0] ^ gf_mult_by02((unsigned char) (pState[0] ^ pState[1]));result[1] = temp ^ pState[1] ^ gf_mult_by02((unsigned char) (pState[1] ^ pState[2]));result[2] = temp ^ pState[2] ^ gf_mult_by02((unsigned char) (pState[2] ^ pState[3]));result[3] = temp ^ pState[3] ^ gf_mult_by02((unsigned char) (pState[3] ^ pState[0]));if (bInvert){// b0' = 14a0 + 11a1 + 13a2 + 9a3 //     = (a0 + a1 + a2 + a3) + 2(a0 + a1) + a0	（这部分为b0）//       + 2(4(a0 + a2) + 4(a1 + a3))//       +   4(a0 + a2)a0Pa2_M4 = gf_mult_by02(gf_mult_by02((unsigned char) (pState[0] ^ pState[2])));a1Pa3_M4 = gf_mult_by02(gf_mult_by02((unsigned char) (pState[1] ^ pState[3])));temp	 = gf_mult_by02((unsigned char) (a0Pa2_M4 ^ a1Pa3_M4));result[0] ^= temp ^ a0Pa2_M4;result[1] ^= temp ^ a1Pa3_M4;result[2] ^= temp ^ a0Pa2_M4;result[3] ^= temp ^ a1Pa3_M4;}memcpy(pState, result, 4);}
}///
//	函数名：	block_encrypt
//	描述：		对单块数据加密。
//	输入参数：	pState -- 状态数据。
//	输出参数：	pState -- 加密后的状态数据。
//	返回值：	无。
///
static void block_encrypt(unsigned char *pState)
{unsigned char i;AddRoundKey(pState, g_roundKeyTable);for (i = 1; i <= Nr; i++)	// i = [1, Nr]{sub_bytes(pState, 4*Nb, 0);shift_rows(pState, 0);if (i != Nr){mix_columns(pState, 0);}AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*i]);}// 为了节省代码，合并到循化执行
// 	sub_bytes(pState, 4*Nb);
//	shift_rows(pState, 0);
// 	AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*Nr]);
}///
//	函数名：	block_decrypt
//	描述：		对单块数据解密。
//	输入参数：	pState -- 状态数据。
//	输出参数：	pState -- 解密后的状态数据。
//	返回值：	无。
///
static void block_decrypt(unsigned char *pState)
{unsigned char i;AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*Nr]);for (i = Nr; i > 0; i--)	// i = [Nr, 1]{shift_rows(pState, 1);sub_bytes(pState, 4*Nb, 1);AddRoundKey(pState, &g_roundKeyTable[4*Nb*(i-1)]);if (i != 1){mix_columns(pState, 1);}}// 为了节省代码，合并到循化执行
//  shift_rows(pState, 1);
//  sub_bytes(pState, 4*Nb, 1);
//  AddRoundKey(pState, g_roundKeyTable);
}/*****************************************************************************
*  Global Functions                     全局函数
******************************************************************************////
//	函数名：	aes_init
//	描述：		初始化，在此执行扩展密钥操作。
//	输入参数：	pKey -- 原始密钥，其长度必须为 AES_KEY_LENGTH/8 字节。
//	输出参数：	无。
//	返回值：	无。
///
void aes_init(const void *pKey)
{// 扩展密钥unsigned char i;unsigned char *pRoundKey;unsigned char Rcon[4] = {0x01, 0x00, 0x00, 0x00};memcpy(g_roundKeyTable, pKey, 4*Nk);pRoundKey = &g_roundKeyTable[4*Nk];for (i = Nk; i < Nb*(Nr+1); pRoundKey += 4, i++){memcpy(pRoundKey, pRoundKey - 4, 4);if (i % Nk == 0){rotation_word(pRoundKey);sub_bytes(pRoundKey, 4, 0);xor_bytes(pRoundKey, Rcon, 4);Rcon[0] = gf_mult_by02(Rcon[0]);}else if (Nk > 6 && i % Nk == Nb){sub_bytes(pRoundKey, 4, 0);}xor_bytes(pRoundKey, pRoundKey - 4*Nk, 4);}
}//
//	函数名：	aes_encrypt
//	描述：		加密数据
//	输入参数：	pPlainText	-- 明文，即需加密的数据，其长度为nDataLen字节。
//				nDataLen	-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//				pIV			-- 初始化向量，如果使用ECB模式，可设为NULL。
//	输出参数：	pCipherText	-- 密文，即由明文加密后的数据，可以与pPlainText相同。
//	返回值：	无。
//
void aes_encrypt(const unsigned char *pPlainText, unsigned char *pCipherText, unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV)
{unsigned int i;if (pPlainText != pCipherText){memcpy(pCipherText, pPlainText, nDataLen);}for (i = nDataLen/(4*Nb); i > 0 ; i--, pCipherText += 4*Nb){#if AES_MODE == AES_MODE_CBCxor_bytes(pCipherText, pIV, 4*Nb);#endifblock_encrypt(pCipherText);pIV = pCipherText;}
}//
//	函数名：	aes_decrypt
//	描述：		解密数据
//	输入参数：	pCipherText -- 密文，即需解密的数据，其长度为nDataLen字节。
//				nDataLen	-- 数据长度，以字节为单位，必须为AES_KEY_LENGTH/8的整倍数。
//				pIV			-- 初始化向量，如果使用ECB模式，可设为NULL。
//	输出参数：	pPlainText  -- 明文，即由密文解密后的数据，可以与pCipherText相同。
//	返回值：	无。
//
void aes_decrypt( const unsigned char *pCipherText,unsigned char *pPlainText, unsigned int nDataLen, const unsigned char *pIV)
{unsigned int i;if (pPlainText != pCipherText){memcpy(pPlainText, pCipherText, nDataLen);}// 从最后一块数据开始解密，这样不用开辟空间来保存IVpPlainText += nDataLen - 4*Nb;for (i = nDataLen/(4*Nb); i > 0 ; i--, pPlainText -= 4*Nb){block_decrypt(pPlainText);#if AES_MODE == AES_MODE_CBCif (i == 1){// 最后一块数据xor_bytes(pPlainText, pIV, 4*Nb);}else{xor_bytes(pPlainText, pPlainText - 4*Nb, 4*Nb);}#endif}
}

三、使用

使用注意点：
1、AES_KEY_LENGTH取值只能是128，192 和 256
2、密钥和向量表长度为AES_KEY_LENGTH/8个字节
3、加密、解密数据长度为AES_KEY_LENGTH/8的整数倍字节


int main(void)
{ u8 buf[16],saveBuf[16],descryptBuf[16];u16 i;unsigned char AES128key[16] = "123456789abcdefa";//秘钥unsigned char AES_IV[16]= "0102030405123456";//向量表delay_init(168);		  //初始化延时函数LED_Init();		        //初始化LED端口aes_init(AES128key);//AES初始化for(i=0;i<sizeof(buf);i++){buf[i]=i;}while(1){aes_encrypt(buf,saveBuf,sizeof(buf), AES_IV);aes_decrypt(saveBuf,descryptBuf, sizeof(buf), AES_IV);GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);  //LED0对应引脚GPIOF.9拉低，亮  等同LED0=0;GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10);   //LED1对应引脚GPIOF.10拉高，灭 等同LED1=1;delay_ms(500);  		   //延时300msGPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);	   //LED0对应引脚GPIOF.0拉高，灭  等同LED0=1;GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10); //LED1对应引脚GPIOF.10拉低，亮 等同LED1=0;delay_ms(500);                     //延时300ms}
}

Chapter2 stm32 的 md5计算函数

原文链接：https://blog.csdn.net/joyopirate/article/details/122006598

假如你用的是stm32cubeide，可以考虑使用官方的库。使用方法可以看我写的这个【加密库使用方法】

参考：
https://www.cnblogs.com/xuning/p/4686021.html

根据上面那个网站提供方法稍加改造得到的


#define ROTATELEFT(value, bits) (((value) << (bits)) | ((value) >> (32 - (bits))))/*** @desc: convert message and mes_bkp string into integer array and store them in w*/
static void md5_process_part1(uint32_t *w, unsigned char *message, uint32_t *pos, uint32_t mes_len, const unsigned char *mes_bkp)
{uint32_t i; // used in for loopfor(i = 0; i <= 15; i++){int32_t count = 0;while(*pos < mes_len && count <= 24){w[i] += (((uint32_t)message[*pos]) << count);(*pos)++;count += 8;}while(count <= 24){w[i] += (((uint32_t)mes_bkp[*pos - mes_len]) << count);(*pos)++;count += 8;}}
}/*** @desc: start encryption based on w*/
static void md5_process_part2(uint32_t abcd[4], uint32_t *w, const uint32_t k[64], const uint32_t s[64])
{uint32_t i; // used in for loopuint32_t a = abcd[0];uint32_t b = abcd[1];uint32_t c = abcd[2];uint32_t d = abcd[3];uint32_t f = 0;uint32_t g = 0;for(i = 0; i < 64; i++){if(i >= 0 && i <= 15){f = (b & c) | ((~b) & d);g = i;}else if(i >= 16 && i <= 31){f = (d & b) | ((~d) & c);g = (5 * i + 1) % 16;}else if(i >= 32 && i <= 47){f = b ^ c ^ d;g = (3 * i + 5) % 16;}else if(i >= 48 && i <= 63){f = c ^ (b | (~d));g = (7 * i) % 16;}uint32_t temp = d;d = c;c = b;b = ROTATELEFT((a + f + k[i] + w[g]), s[i]) + b;a = temp;}abcd[0] += a;abcd[1] += b;abcd[2] += c;abcd[3] += d;
}static const uint32_t k_table[]={0xd76aa478,0xe8c7b756,0x242070db,0xc1bdceee,0xf57c0faf,0x4787c62a,0xa8304613,0xfd469501,0x698098d8,0x8b44f7af,0xffff5bb1,0x895cd7be,0x6b901122,0xfd987193,0xa679438e,0x49b40821,0xf61e2562,0xc040b340,0x265e5a51,0xe9b6c7aa,0xd62f105d,0x02441453,0xd8a1e681,0xe7d3fbc8,0x21e1cde6,0xc33707d6,0xf4d50d87,0x455a14ed,0xa9e3e905,0xfcefa3f8,0x676f02d9,0x8d2a4c8a,0xfffa3942,0x8771f681,0x6d9d6122,0xfde5380c,0xa4beea44,0x4bdecfa9,0xf6bb4b60,0xbebfbc70,0x289b7ec6,0xeaa127fa,0xd4ef3085,0x04881d05,0xd9d4d039,0xe6db99e5,0x1fa27cf8,0xc4ac5665,0xf4292244,0x432aff97,0xab9423a7,0xfc93a039,0x655b59c3,0x8f0ccc92,0xffeff47d,0x85845dd1,0x6fa87e4f,0xfe2ce6e0,0xa3014314,0x4e0811a1,0xf7537e82,0xbd3af235,0x2ad7d2bb,0xeb86d391
};static const uint32_t s_table[]={7,12,17,22,7,12,17,22,7,12,17,22,7,12,17,22,5,9,14,20,5,9,14,20,5,9,14,20,5,9,14,20,4,11,16,23,4,11,16,23,4,11,16,23,4,11,16,23,6,10,15,21,6,10,15,21,6,10,15,21,6,10,15,21
};int32_t cal_md5(unsigned char *result, unsigned char *data, int length){if (result == NULL){return 1;}uint32_t w[16];uint32_t i; // used in for loopuint32_t mes_len = length;uint32_t looptimes = (mes_len + 8) / 64 + 1;uint32_t abcd[] = {0x67452301, 0xEFCDAB89, 0x98BADCFE, 0x10325476};uint32_t pos = 0; // position pointer for messageuint32_t bkp_len = 64 * looptimes - mes_len; // 经过计算发现不超过72//    unsigned char *bkp_mes = (unsigned char *)calloc(1, bkp_len);unsigned char bkp_mes[80];for(int i = 0; i < 80; i++) //初始化{bkp_mes[i] = 0;}bkp_mes[0] = (unsigned char)(0x80);uint64_t mes_bit_len = ((uint64_t)mes_len) * 8;for(i = 0; i < 8; i++){bkp_mes[bkp_len-i-1] = (unsigned char)((mes_bit_len & (0x00000000000000FF << (8 * (7 - i)))) >> (8 * (7 - i)));}for(i = 0; i < looptimes; i++){for(int j = 0; j < 16; j++) //初始化{w[j] = 0x00000000;}md5_process_part1(w, data, &pos, mes_len, bkp_mes); // compute wmd5_process_part2(abcd, w, k_table, s_table); // calculate md5 and store the result in abcd}for(int i = 0; i < 16; i++){result[i] = ((unsigned char*)abcd)[i];}return 0;
}

Chapter3 STM32 应用程序加密的一种设计方案

原文链接：https://blog.csdn.net/u010058695/article/details/101014672

前言

STM32编译后的代码存在FLASH中，通过外部工具可以读出来全部数据，一旦硬件抄板一样，再将FLASH数据全部拷贝至抄板单片机中，既可以完全实现硬件和软件功能抄袭。因此，需要对自己的应用程序加密，即使被抄板和读取FLASH数据，拷贝过后仍然无法执行相应的功能。【ps:没有解不开的单片机，主要看解密的经济效益】

主要思路：利用每个芯片的96位唯一ID，进行一定的计算和单向加密，得到唯一的应用AppKey并保存至FLASH，运行APP时读取该FLASH位置的AppKey，并与计算得到的AppKey比较是否相同，如果相同则正常运行，不相同则退出。

因此，在正确运行APP之前，需要保证FLASH保存有AppKey，可以在设备出厂前提前通过代码方式写入FLASH，再烧写正常的APP代码。为了减小代码烧写的工作量，采用IAP的方式实现自动出厂配置，方案包括三个工程：BootLoader，Encrypt，APP。三个工程在FLASH中的内存分配与OTA-IAP相同。

一、计算AppKey

step1 :为避免出现UID_BASE的明文，在读取UID时，对其地址进行一定的简单运算，再读取UID。

#define    ADDRSEED      (0x20170620)
#define    METHORDADDR   (ADDRSEED^1+1)
#define    METHORDEUID   (ADDRSEED|0x12345678)volatile const uint32_t uidaddr[3] = {UID_BASE+METHORDADDR,UID_BASE+4-METHORDADDR,UID_BASE+8+METHORDADDR};//get uid, by calc uidbase
//uid: ptr, 96byte length
static void Getuid(volatile uint32_t *uid)
{volatile uint32_t addrtemp;addrtemp = uidaddr[0] - METHORDADDR;uid[0] = *(volatile uint32_t*)(addrtemp);addrtemp = uidaddr[1] + METHORDADDR;uid[1] = *(volatile uint32_t*)(addrtemp);addrtemp = uidaddr[2] - METHORDADDR;uid[2] = *(volatile uint32_t*)(addrtemp);
}

step2 :对UID进一步简单加密。

//encrypt uid
//euid: ptr, 96byte length
static void Encryptuid(volatile uint32_t *euid)
{uint32_t uid[3];Getuid(uid);euid[0] = uid[0] + METHORDEUID;euid[0] ^= ADDRSEED;euid[1] = uid[1] + METHORDEUID;euid[1] ^= ADDRSEED;euid[2] = uid[2] + METHORDEUID;euid[2] ^= ADDRSEED;
}

step3 :对EncryptUID计算MD5，计算128bit单向散列值。

//generate md5 by euid
//key: ptr, 16byte length
void GenerateMD5(uint8_t *md5)
{uint32_t *euid;Encryptuid(euid);MD5_Init(&Context);MD5_Update(&Context,(uint8_t *)euid,96);MD5_Final(&Context,md5);
}

step4 :根据FLASH页容量大小，将MD5扩充至1024Byte，采用随机数扩充。

//generate key
//key: ptr, 1024 length, md5 extend to 1024
void GenerateKey(uint8_t *key)
{uint16_t i,j;uint8_t md5val[16];GenerateMD5(md5val);j = 0;for(i = 0; i < 1024; i++){if(i%64 == 0){key[i] = md5val[j++];}else{srand1(HAL_GetTick());key[i] = randr(0,0xFF);}}
}

二、自动配置流程

Encrypt工程代码只在出厂时运行一次，目的是利用UID产生AppKey，并将其提前写入指定FLASH中，因此，该段代码执行一次后将擦除。可设置Encrypt在APPA区中运行，利用IAP功能，将APPB区的APP固件在执行完Encrypt固件后，搬移至APPA区。

具体地，出厂自动配置密钥流程如下：

Step1：上电启动单片机，首先执行BootLoader程序。
Step2：BootLoader读取Parameter参数区，此时参数区设置为无升级任务，BootLoader执行APPA区的代码，进入 Step3 。存在升级任务时，执行 Step6， Step7 。
Step3：BootLoader跳转至APPA，执行Encrypt代码，根据UID计算AppKey，执行 Step4 和 Step5 。
Step4：将计算的AppKey存入Parameter区指定的位置，并写入升级标志和APPB区相关固件参数。
Step5：重启单片机，进入BootLoader。
Step6：清除升级任务标志。
Step7：拷贝APPB代码至APPA区，即擦除Encrypt代码，最后执行重启进入 Step5 ，重启后运行真正的APP代码。

三、出厂固件合并

出厂前需要在STM32中烧写BootLoader、Encrypt和APP三份Hex固件，加大了时间开销，三份Hex固件存在FlASH的不同位置，地址容易出错。因此，可将三份Hex进行合并成一个Hex，进行一次烧写，按照自动配置流程完成加密和代码搬运工作。

BootLoader工程在程序一开始运行，其地址和空间大小分配仍然按照0x08000000和20kB分配，编译生成boot.hex。Encrypt工程和APP都在APPA区运行，因此，两者地址和空间大小分配为相同的0x08005000和50kB。APP.Hex只是保存在APPB区，带加密执行完成后通知Bootloader进行搬移。

出厂固件按照boot.Hex，encrypt.Hex，app.Hex的顺序合并，打开Hex文件，分别用后一个文件的全部内容替换前一个文件的最后一行，保存为hex格式就可以。

个人总结

头文件AppCryptography.h

#ifndef  __BSP_APPCRYPTOGRAPHY_H__
#define  __BSP_APPCRYPTOGRAPHY_H__#include <stdint.h>/*** 函数功能: 计算一组数据的MD5值* 输入参数: data：指向待计算数据的首地址；length：待计算数据的长度；* 返 回 值: result：MD5结果返回值，16字节，128位* 说    明: 无*/
int32_t cal_md5(unsigned char *result, unsigned char *data, int length);
void Getuid(void);#endif

#include "AppCryptography/AppCryptography.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stm32f410tx.h>#define ROTATELEFT(value, bits) (((value) << (bits)) | ((value) >> (32 - (bits))))#define    ADDRSEED      (0x20170620)
#define    METHORDADDR   (ADDRSEED^1+1)
#define    METHORDEUID   (ADDRSEED|0x12345678)volatile const uint32_t uidaddr[3] = {UID_BASE+METHORDADDR,UID_BASE+4-METHORDADDR,UID_BASE+8+METHORDADDR};
uint32_t uid[3] = {0x00,0x00,0x00};//get uid, by calc uidbase
//uid: ptr, 96byte length
void Getuid(void)
//void Getuid(volatile uint32_t *uid)
{
//    volatile uint32_t addrtemp;
//    addrtemp = uidaddr[0] - METHORDADDR;
//    uid[0] = *(volatile uint32_t*)(addrtemp);
//    addrtemp = uidaddr[1] + METHORDADDR;
//    uid[1] = *(volatile uint32_t*)(addrtemp);
//    addrtemp = uidaddr[2] - METHORDADDR;
//    uid[2] = *(volatile uint32_t*)(addrtemp);HAL_GetUID(uid); //STM32不同系列，UID_BASE不一样
}源文件AppCryptography.c
/*** @desc: convert message and mes_bkp string into integer array and store them in w*/
static void md5_process_part1(uint32_t *w, unsigned char *message, uint32_t *pos, uint32_t mes_len, const unsigned char *mes_bkp)
{uint32_t i; // used in for loopfor(i = 0; i <= 15; i++){int32_t count = 0;while(*pos < mes_len && count <= 24){w[i] += (((uint32_t)message[*pos]) << count);(*pos)++;count += 8;}while(count <= 24){w[i] += (((uint32_t)mes_bkp[*pos - mes_len]) << count);(*pos)++;count += 8;}}
}/*** @desc: start encryption based on w*/
static void md5_process_part2(uint32_t abcd[4], uint32_t *w, const uint32_t k[64], const uint32_t s[64])
{uint32_t i; // used in for loopuint32_t a = abcd[0];uint32_t b = abcd[1];uint32_t c = abcd[2];uint32_t d = abcd[3];uint32_t f = 0;uint32_t g = 0;for(i = 0; i < 64; i++){if(i >= 0 && i <= 15){f = (b & c) | ((~b) & d);g = i;}else if(i >= 16 && i <= 31){f = (d & b) | ((~d) & c);g = (5 * i + 1) % 16;}else if(i >= 32 && i <= 47){f = b ^ c ^ d;g = (3 * i + 5) % 16;}else if(i >= 48 && i <= 63){f = c ^ (b | (~d));g = (7 * i) % 16;}uint32_t temp = d;d = c;c = b;b = ROTATELEFT((a + f + k[i] + w[g]), s[i]) + b;a = temp;}abcd[0] += a;abcd[1] += b;abcd[2] += c;abcd[3] += d;
}static const uint32_t k_table[]={0xd76aa478,0xe8c7b756,0x242070db,0xc1bdceee,0xf57c0faf,0x4787c62a,0xa8304613,0xfd469501,0x698098d8,0x8b44f7af,0xffff5bb1,0x895cd7be,0x6b901122,0xfd987193,0xa679438e,0x49b40821,0xf61e2562,0xc040b340,0x265e5a51,0xe9b6c7aa,0xd62f105d,0x02441453,0xd8a1e681,0xe7d3fbc8,0x21e1cde6,0xc33707d6,0xf4d50d87,0x455a14ed,0xa9e3e905,0xfcefa3f8,0x676f02d9,0x8d2a4c8a,0xfffa3942,0x8771f681,0x6d9d6122,0xfde5380c,0xa4beea44,0x4bdecfa9,0xf6bb4b60,0xbebfbc70,0x289b7ec6,0xeaa127fa,0xd4ef3085,0x04881d05,0xd9d4d039,0xe6db99e5,0x1fa27cf8,0xc4ac5665,0xf4292244,0x432aff97,0xab9423a7,0xfc93a039,0x655b59c3,0x8f0ccc92,0xffeff47d,0x85845dd1,0x6fa87e4f,0xfe2ce6e0,0xa3014314,0x4e0811a1,0xf7537e82,0xbd3af235,0x2ad7d2bb,0xeb86d391
};static const uint32_t s_table[]={7,12,17,22,7,12,17,22,7,12,17,22,7,12,17,22,5,9,14,20,5,9,14,20,5,9,14,20,5,9,14,20,4,11,16,23,4,11,16,23,4,11,16,23,4,11,16,23,6,10,15,21,6,10,15,21,6,10,15,21,6,10,15,21
};/* 函数体 --------------------------------------------------------------------*/
/*** 函数功能: 计算一组数据的MD5值* 输入参数: data：指向待计算数据的首地址；length：待计算数据的长度；* 返 回 值: result：MD5结果返回值，16字节，128位* 说    明: 无*/
int32_t cal_md5(unsigned char *result, unsigned char *data, int length){if (result == NULL){return 1;}uint32_t w[16];uint32_t i; // used in for loopuint32_t mes_len = length;uint32_t looptimes = (mes_len + 8) / 64 + 1;uint32_t abcd[] = {0x67452301, 0xEFCDAB89, 0x98BADCFE, 0x10325476};uint32_t pos = 0; // position pointer for messageuint32_t bkp_len = 64 * looptimes - mes_len; // 经过计算发现不超过72//    unsigned char *bkp_mes = (unsigned char *)calloc(1, bkp_len);unsigned char bkp_mes[80];for(int i = 0; i < 80; i++) //初始化{bkp_mes[i] = 0;}bkp_mes[0] = (unsigned char)(0x80);uint64_t mes_bit_len = ((uint64_t)mes_len) * 8;for(i = 0; i < 8; i++){bkp_mes[bkp_len-i-1] = (unsigned char)((mes_bit_len & (0x00000000000000FF << (8 * (7 - i)))) >> (8 * (7 - i)));}for(i = 0; i < looptimes; i++){for(int j = 0; j < 16; j++) //初始化{w[j] = 0x00000000;}md5_process_part1(w, data, &pos, mes_len, bkp_mes); // compute wmd5_process_part2(abcd, w, k_table, s_table); // calculate md5 and store the result in abcd}for(int i = 0; i < 16; i++){result[i] = ((unsigned char*)abcd)[i];}return 0;
}

具体使用方法

uint8_t  data1[16] = "abcdefg012345678";
uint8_t  data_result[16] ={0};int k = sizeof(data1);
cal_md5(data_result, data1, k);

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文章目录 一、引言二、反向迭代器的原理与实现细节三、模拟实现C反向迭代器反向迭代器模板类的设计反向迭代器的使用示例与测试 一、引言 迭代器与反向迭代器的概念引入 迭代器&#xff08;Iterator&#xff09;是C标准模板库&#xff08;STL&#xff09;中的一个核心概念&am…
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Python 算法交易实验68 回测对象重构

Python 算法交易实验68 回测对象重构

说明 从有这个想法&#xff0c;到勉强完工&#xff0c;整个过程还是持续了很长时间。主要原因有&#xff1a; 1 去年12月没有遵守【原则】&#xff0c;手工乱下了一堆单子&#xff0c;然后满仓了。等这些单子“解冻”估计还要一阵子&#xff0c;所以也没有很急。2 在做的过程…
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matplotlib-直方图

matplotlib-直方图

日期&#xff1a;2024.03.114 内容&#xff1a;将matplotlib的常用方法做一个记录&#xff0c;方便后续查找。 # 引入需要的库 from matplotlib import pyplot as plt import numpy as np# 设置画布大小 plt.figure(figsize (20,8),dpi 200)# 全局设置中文字体 plt.rcParams…
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Android NDK入门：在应用中加入C和C++的力量

Android NDK入门：在应用中加入C和C++的力量

目录 ​编辑 引 NDK的设计目的 与Java/Kotlin的结合 使用场景 开发流程 设置项目以支持NDK 编写本地代码 使用JNI连接本地代码和Java/Kotlin代码 编译和运行你的应用 附 引 自诩方向是android方向的移动端开发工程师&#xff0c;却从来没有真正仔细了解过NDK&#…
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Swift：.ignoresSafeArea()：自由布局的全方位掌握

Swift：.ignoresSafeArea()：自由布局的全方位掌握

ignoresSafeArea(_ regions : edges:)修饰符的说明 SwiftUI布局系统会调整视图的尺寸和位置&#xff0c;以避免特定的安全区域。这就确保了系统内容&#xff08;比如软件键盘&#xff09;或设备边缘不会遮挡您的视图。要将您的内容扩展到这些区域&#xff0c;您可以通过应用该修…
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