【NUCLEO H533RE】之七 跑AES加解密算法

damiaa

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                 【NUCLEO H533RE】之七 跑AES加解密算法

 

 

加解密算法在通信领域是经常需要用到的安全算法。AES算法是目前流行和可以使用的安全通信算法。

 

属于对称加密算法。优点就是数据加解密快，可以比较多的数据的加解密。缺点就是双方必须有同样的密钥，而且通信前必须要知道。

还有一种非对称加密算法，可以双方经过交换数据获得同样的加密密码。这样就通信前不需要知道密钥。缺点就是加解密慢。

 

现在很多就是用非对称加密算法+对称加密算法结合起来进行密钥交换和通信：

非对称加密算法获取密钥，双方都知道同样密钥后用对称加密算法（比如AES）进行比较大的加解密数据和通信。

非对称加密算法这里不讨论。

 

这里就用H533RE跑一下这个算法。AES里面最基本的是ECB 其次就是CBC，当然还有几种。这里就不一一演示。

 

AES算法如下图有几种：ECB、CBC、CTR、OFB、CFB 每一种有一些不同，具体大家可以去查查资料。

 

 

先说一下ECB，ECB只有key(发送和接收双方都有用一样样的key 16字节)。自己可以任意修改。

我们是靠这个key去保密。不能给人知道。

 

如果是CBC，还有16字节得初始值IV就像下面这样，也是可以任意修改。

 

每种AES都有模式，主要是为了规定如何填充不够16字节的部分。如果选择None模式，那自己给16字节数据的倍数的数据去加密。

 

PKCS7就是不够的填数字，这个数据就是少多少字节填多少的数字，比如少3个，就填03 03 03.

另外如果是刚好是16字节，那得多填16字节得10 10 10…大概就这个意思

 

PKCS7的好处就是可以想发几个字节发几个，不用纠结一定要是16字节的倍数，这样灵活方便，但也要处理一下；

 

这里模式好像stm32库没搞，可以自己代码实现，如何实现这里先不讨论。

 

另外base64和hex的转换这里也没有，也可以自己代码实现，所以今天不讨论这个，直接用hex转hex

 

 

 

下面开始实验ECB  生成一个H533得项目，也可以用原来的，然后选择AES

 

保存，然后就生成了一个项目。修改一下代码

Key还是让他为0000…

 

编译运行，比较结果正确：

 

下面再来演示一下cbc

 

我们修改模式为cbc，这次密码改一下，改为16进制的 00112233445566778899aabbccddeeff，iv有了，也改为 00112233445566778899aabbccddeeff

当然，我们可以这里改，程序中也可以随便修改。

 

保存文件，程序变成如下：

 

编译运行查看结果，比较如下：

主要代码如下：

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @File            : main.c
  * @brief           : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
CRYP_HandleTypeDef hcryp;
uint32_t pKeyAES[4] = {0x00112233,0x44556677,0x8899AABB,0xCCDDEEFF};
uint32_t pInitVectAES[4] = {0x00112233,0x44556677,0x8899AABB,0xCCDDEEFF};

UART_HandleTypeDef huart2;

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_AES_Init(void);
static void MX_ICACHE_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t Uartrec2RBuf[2];
//串口回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	if(huart->Instance == USART2)
	{
		//WriteOneComX(&Uartrec2,Uartrec2.RBuf[0]);
		HAL_UART_Receive_IT(huart,Uartrec2RBuf,1);
	}
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_AES_Init();
  MX_ICACHE_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(uint8_t *)Uartrec2RBuf,1);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	        uint32_t in[128] ={0x11111111,0x22222222,0x33333333,0x44444444,0x55555555,0x66666666,0x77777777,0x88888888,0x0};
	  	    uint32_t EncryptedTxt[128]={0};
	  	    uint8_t EncryptedTxtPrint[256]={0};
	  	    uint32_t DecryptedTxt[128]={0};
	  	    uint8_t DecryptedTxtPrint[256]={0};

	  	    #define encry_len 32
	  	    if (HAL_CRYP_Encrypt(&hcryp, (uint32_t *)in, encry_len, EncryptedTxt, 1000) != HAL_OK)
	  	    {
	  	      /* Processing Error */
	  	      Error_Handler();
	  	    }
	  	  	for(int i=0;i<encry_len/4;i++){
	  	  		 sprintf(EncryptedTxtPrint+9*i," %08X",EncryptedTxt[i]);
	  	  	}
	  	  HAL_UART_Transmit_IT(&huart2,(const uint8_t*)&EncryptedTxtPrint[0], encry_len+4);
	  	  	HAL_Delay(1000);

	  	    if (HAL_CRYP_Decrypt(&hcryp,EncryptedTxt , encry_len, DecryptedTxt, 1000) != HAL_OK)
	  	    {
	  	      /* Processing Error */
	  	      Error_Handler();
	  	    }
	  		for(int i=0;i<encry_len/4;i++){
	  			sprintf(DecryptedTxtPrint+9*i," %08X,",DecryptedTxt[i]);
	  		}
	  		HAL_UART_Transmit_IT(&huart2,(const uint8_t*)&DecryptedTxtPrint[0], encry_len+4);
	  	    HAL_Delay(1000);
	  		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_5);
	  	    HAL_Delay(10000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3);

  while(!__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_VOSRDY)) {}

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK3;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB3CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Configure the programming delay
  */
  __HAL_FLASH_SET_PROGRAM_DELAY(FLASH_PROGRAMMING_DELAY_0);
}

/**
  * @brief AES Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_AES_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN AES_Init 0 */

  /* USER CODE END AES_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN AES_Init 1 */

  /* USER CODE END AES_Init 1 */
  hcryp.Instance = AES;
  hcryp.Init.DataType = CRYP_NO_SWAP;
  hcryp.Init.KeySize = CRYP_KEYSIZE_128B;
  hcryp.Init.pKey = (uint32_t *)pKeyAES;
  hcryp.Init.pInitVect = (uint32_t *)pInitVectAES;
  hcryp.Init.Algorithm = CRYP_AES_CBC;
  hcryp.Init.DataWidthUnit = CRYP_DATAWIDTHUNIT_BYTE;
  hcryp.Init.HeaderWidthUnit = CRYP_HEADERWIDTHUNIT_BYTE;
  hcryp.Init.KeyIVConfigSkip = CRYP_KEYIVCONFIG_ALWAYS;
  hcryp.Init.KeyMode = CRYP_KEYMODE_NORMAL;
  if (HAL_CRYP_Init(&hcryp) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN AES_Init 2 */

  /* USER CODE END AES_Init 2 */

}

/**
  * @brief ICACHE Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_ICACHE_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN ICACHE_Init 0 */

  /* USER CODE END ICACHE_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN ICACHE_Init 1 */

  /* USER CODE END ICACHE_Init 1 */

  /** Enable instruction cache (default 2-ways set associative cache)
  */
  if (HAL_ICACHE_Enable() != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN ICACHE_Init 2 */

  /* USER CODE END ICACHE_Init 2 */

}

/**
  * @brief USART2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART2_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 0 */

  /* USER CODE END USART2_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 1 */

  /* USER CODE END USART2_Init 1 */
  huart2.Instance = USART2;
  huart2.Init.BaudRate = 115200;
  huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  huart2.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart2.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;
  huart2.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_RXOVERRUNDISABLE_INIT|UART_ADVFEATURE_DMADISABLEONERROR_INIT;
  huart2.AdvancedInit.OverrunDisable = UART_ADVFEATURE_OVERRUN_DISABLE;
  huart2.AdvancedInit.DMADisableonRxError = UART_ADVFEATURE_DMA_DISABLEONRXERROR;
  if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_SetTxFifoThreshold(&huart2, UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_SetRxFifoThreshold(&huart2, UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_DisableFifoMode(&huart2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 2 */

  /* USER CODE END USART2_Init 2 */

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PC13 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PA5 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PC4 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */
/* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

 

好，实验先到这里。感谢大家！

wangerxian

不知道加解密效率怎么样。

jobszheng5

写得真棒。

也让我对AES加密方式有一个浅浅地了解。

实现步骤与代码 双双呈现。

谢谢楼主 的分享

damiaa

wangerxian 发表于 2024-8-16 09:26 不知道加解密效率怎么样。

还可以，就是加了密有密码就能解，没密码解不了。速度很快  

主要是有些场所都用到aes加密了。好多有线无线通信都用 蓝牙 zigbee 网络进行安全通信等等。

openssl

mbedtls  就包含了它。

我们经常使用而没有关注它。

 

stm32f0没这个硬件加密，搞产品就跑了一个tinyaes 软件纯解密，速度应该比这个慢点。

damiaa

jobszheng5 发表于 2024-8-16 10:18 写得真棒。 也让我对AES加密方式有一个浅浅地了解。 实现步骤与代码 双双呈现。 谢谢楼主 的分享 ...

感谢支持 理解理解概念 跑跑代码就好了。

zmsxhy

tinyaes  这个速度怎么样，我103用st自家的密码库1024位ras感觉要10几秒。

wangerxian

damiaa 发表于 2024-8-16 12:45 还可以，就是加了密有密码就能解，没密码解不了。速度很快   主要是有些场所都用到aes加 ...

是的，加密还是很重要的。这样可以防止数据泄密，不过加密后数据量会变大不少吧？

damiaa

zmsxhy 发表于 2024-8-19 10:11 tinyaes  这个速度怎么样，我103用st自家的密码库1024位ras感觉要10几秒。

tinaaes是软件加密算法。使用了，但速度具体没测试，我的数据只有几十个。没感觉到什么延时。

tinaaes 我看到有开源软件上面用到它了。感觉应该不错。

st自己的库好像跟版本有关，而且不是源码，老的在新版本stm32cubeide应该不好用吧。

damiaa

wangerxian 发表于 2024-8-19 11:09 是的，加密还是很重要的。这样可以防止数据泄密，不过加密后数据量会变大不少吧？

如果是hex对应hex数据不变化如果是hex 转base64数据会变大点。就是4个字节表达3个字节的hex base64的具体应用可以看看我的第八贴。

zmsxhy

damiaa 发表于 2024-8-19 12:31 tinaaes是软件加密算法。使用了，但速度具体没测试，我的数据只有几十个。没感觉到什么延时。 tinaa ...

对，不是源码，我用的是keil，直接导入的库。cubeide 是不是不用破解，好用吗？

damiaa

zmsxhy 发表于 2024-8-19 13:26 对，不是源码，我用的是keil，直接导入的库。cubeide 是不是不用破解，好用吗？

stm32cubeide不用，免费。