全志R128 SDK HAL 模块开发指南——Crypto Engine

阿志小管家

发布于 2024-03-22 09:04:09

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发布于 2024-03-22 09:04:09

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Crypto Engine

模块介绍

CE 模块主要支持对称算法、非对称算法、摘要算法进行数据的加密和解密功能。

CE 模块主要支持的算法如下：

AES 算法 ECB/CBC/CTR/CTS/OFB/CFB/CBC-MAC/XTS 等模式.
HASH 算法 MD5/SHA1/SHA224/SHA256/SHA384/SHA512/HMAC-SHA1/HMAC-SHA256.
非对称算法 RSA512/1024/2048/3072/4096.

模块配置

其menuconfig 的配置如下：

Kernel Setup --->
    Drivers Setup --->
        SoC HAL Drivers --->
            CE devices --->
                [*] enable ce driver
                [*] enbale ce hal APIs Test command

源码结构

CE 驱动位于 source/drivers/hal/source/ce/ 目录下。

hal/
├── source
│ ├── ce
│ │ ├── ce_common.c    # CE公用操作接口函数文件
│ │ ├── ce_common.h    # CE操作接口函数头文件
│ │ ├── hal_ce.c       # CE底层驱动文件
│ │ ├── hal_ce.h       # CE底层驱动头文件
│ │ ├── Makefile
│ │ └── platform.h     # 平台配置头文件
| ├── platform
│ └── ce_sun20iw2.h    # 具体的平台配置头文件
├── include/hal
  └── sunxi_hal_ce.h   # CE公用操作接口函数头文件

模块接口说明

头文件

#include <sunxi_hal_ce.h>

CE 初始化接口

CE 模块初始化，主要申请中断、clk 初始化等

函数原型：

int sunxi_ce_init(void)

参数：

返回值：

0：成功
负数：失败

CE 去初始化接口

CE 模块去初始化，主要注销中断等

函数原型：

int sunxi_ce_uninit(void)

参数：

返回值：

0：成功
负数：失败

AES 算法加解密接口

主要实现对 AES 算法进行加解密

函数原型：

int do_aes_crypto(crypto_aes_req_ctx_t *req_ctx)

参数：

req_ctx: 为 AES 算法上下文的结构体

返回值：

0：成功
负数：失败

typedef struct {
    uint8_t *src_buffer;
    uint32_t src_length;
    uint8_t *dst_buffer;
    uint32_t dst_length;
    uint8_t *iv;
    uint8_t *iv_next;
    uint8_t *key;
    uint32_t key_length;
    __aligned(CACHELINE_LEN) uint8_t padding[AES_BLOCK_SIZE];
    uint32_t padding_len;
    uint32_t dir; 			/*0--加密，1--解密*/
    uint32_t mode; 			/*AES算法的模式*/
    uint32_t bitwidth;
} crypto_aes_req_ctx_t;

HASH 算法运算接口

主要实现对HASH 算法进行运算

函数原型：

int do_hash_crypto(crypto_hash_req_ctx_t *req_ctx)

参数：

req_ctx: 为HASH 算法上下文的结构体

返回值：

0：成功
负数：失败

typedef struct {
    uint8_t *src_buffer;
    uint32_t src_length;
    uint8_t *dst_buffer;
    uint32_t dst_length;
    __aligned(CACHELINE_LEN) uint8_t md[SHA_MAX_DIGEST_SIZE];
    uint32_t md_size;
    __aligned(CACHELINE_LEN) uint8_t padding[SHA512_BLOCK_SIZE * 2];
    uint32_t padding_len;
    uint32_t type; 			/*hash算法的模式*/
    uint32_t dir;
    uint32_t padding_mode; 	/*hash算法的填充模式*/
} crypto_hash_req_ctx_t;

RSA 算法运算接口

主要实现对RSA 算法进行加解密

函数原型：

int do_rsa_crypto(crypto_rsa_req_ctx_t *req_ctx)

参数：

req_ctx: 为 RSA算法上下文的结构体

返回值：

0：成功
负数：失败

typedef struct {
    uint8_t *key_n;    /*公钥模数*/
    uint32_t n_len;
    uint8_t *key_e;    /*公钥指数*/
    uint32_t e_len;
    uint8_t *key_d;    /*私钥*/
    uint32_t d_len;
    uint8_t *src_buffer;
    uint32_t src_length;
    uint8_t *dst_buffer;
    uint32_t dst_length;
    uint32_t dir;      /*0--加密，1--解密*/
    uint32_t type;     /*RSA算法的模式*/
    uint32_t bitwidth; /*RSA算法位宽*/
} crypto_rsa_req_ctx_t;

RNG 算法运算接口

主要实现随机数的生成

函数原型：

int do_rng_gen(crypto_rsa_req_ctx_t *req_ctx)

参数：

req_ctx: 为 RNG 算法上下文的结构体

返回值：

0：成功
负数：失败

typedef struct {
    uint8_t *rng_buf;
    uint32_t rng_len;
    uint32_t mode;
    uint8_t *key;
    uint32_t key_len;
} crypto_rng_req_ctx_t;

模块使用范例

由于测试用例较大，所以将其拆分进入一个头文件内，

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <hal_cmd.h>
#include <hal_mem.h>
#include <sunxi_hal_ce.h>
#include "test_ce.h"

#define AES_MODE_ECB (0)
#define AES_MODE_CBC (1)
#define AES_MODE_CTR (2)
#define AES_MODE_CTS (3)
#define AES_MODE_OFB (4)
#define AES_MODE_CFB (5)

#define AES_DIR_ENCRYPT (0)
#define AES_DIR_DECRYPT (1)

#define HASH_METHOD_MD5 (16)
#define HASH_METHOD_SHA1 (17)
#define HASH_METHOD_SHA224 (18)
#define HASH_METHOD_SHA256 (19)
#define HASH_METHOD_SHA384 (20)
#define HASH_METHOD_SHA512 (21)

void ce_dump(char *str, unsigned char *data, int len, int align) {
  i
  for (m = AES_MODE_ECB; m < AES_MODE_CFB + 1; m++) {
    for (i = 0; i < sizeof(aes_key_len) / sizeof(aes_key_len[0]); i++) {
      for (j = 0; j < sizeof(aes_src) / sizeof(aes_src[0]); j++) {
        /* aes encrypt */
        aes_ctx->src_buffer = aes_src[j];
        aes_ctx->src_length = aes_src_len[j];
        aes_ctx->key = aes_key[i];
        aes_ctx->key_length = aes_key_len[i];
        if (m == AES_MODE_ECB)
          aes_ctx->iv = NULL;
        else
          aes_ctx->iv = aes_iv;
        if (m == AES_MODE_CTR) {
          memset(iv_next, 0, AES_BLOCK_SIZE);
          aes_ctx->iv_next = iv_next;
        } else
          aes_ctx->iv_next = NULL;
        if (m == AES_MODE_CFB)
          aes_ctx->bitwidth = 8;
        else
          aes_ctx->bitwidth = 0;
        aes_ctx->mode = m;
        aes_ctx->dir = AES_DIR_ENCRYPT;
        aes_ctx->dst_length = CE_ROUND_UP(aes_ctx->src_length, AES_BLOCK_SIZE);

        printf(
            "###############AES, mode: %d, ksize %d, src len %d, "
            "begin###############\n",
            m, aes_key_len[i], aes_src_len[j]);

        ret = do_aes_crypto(aes_ctx);
        if (ret < 0) {
          printf("aes encrypt fail %d\n", ret);
          goto out;
        }

        // for ecb/cbc/cts, enc data len should be 16 bytes aligned
        if (m == AES_MODE_ECB || m == AES_MODE_CBC || m == AES_MODE_CTS)
          enc_len = aes_ctx->dst_length;
        else
          enc_len = aes_src_len[j];

        // openssl enc do not support cts, so create enc data manually.
        if (m == AES_MODE_CTS) {
          enc_buffer = (uint8_t *)hal_malloc_align(
              enc_len, max(CE_ALIGN_SIZE, CACHELINE_LEN));
          if (enc_buffer == NULL) {
            printf("malloc ctr buffer fail\n");
            ret = -1;
            goto out;
          }

          blk_num = enc_len / AES_BLOCK_SIZE;
          if (blk_num > 1) {
            if (blk_num > 2)
              memcpy(enc_buffer, aes_enc[m - AES_MODE_ECB][i][j],
                     (blk_num - 2) * AES_BLOCK_SIZE);
            memcpy(enc_buffer + (blk_num - 2) * AES_BLOCK_SIZE,
                   aes_enc[m - AES_MODE_ECB][i][j] +
                       (blk_num - 1) * AES_BLOCK_SIZE,
                   AES_BLOCK_SIZE);
            memcpy(enc_buffer + (blk_num - 1) * AES_BLOCK_SIZE,
                   aes_enc[m - AES_MODE_ECB][i][j] +
                       (blk_num - 2) * AES_BLOCK_SIZE,
                   AES_BLOCK_SIZE);
          } else {
            memcpy(enc_buffer, aes_enc[m - AES_MODE_ECB][i][j], enc_len);
          }
        } else
          enc_buffer = aes_enc[m - AES_MODE_ECB][i][j];

        if (memcmp(aes_ctx->dst_buffer, enc_buffer, enc_len) != 0) {
          ce_dump("want data: ", enc_buffer, enc_len, 16);
          ce_dump("calc data: ", aes_ctx->dst_buffer, enc_len, 16);
          printf(
              "###############AES ENC, mode: %d, ksize %d, src len %d, "
              "fail###############\n",
              m, aes_key_len[i], aes_src_len[j]);
          ret = -1;
          goto out;
        }

        /* aes decrypt */
        memset(aes_ctx->dst_buffer, 0x0, aes_ctx->dst_length);
        aes_ctx->dir = AES_DIR_DECRYPT;
        aes_ctx->src_buffer = enc_buffer;
        aes_ctx->src_length = enc_len;

        ret = do_aes_crypto(aes_ctx);
        if (ret < 0) {
          printf("aes decrypt fail %d\n", ret);
          goto out;
        }

        if (memcmp(aes_ctx->dst_buffer, aes_src[j], aes_src_len[j]) != 0) {
          ce_dump("want data: ", aes_src[j], aes_src_len[j], 16);
          ce_dump("calc data: ", aes_ctx->dst_buffer, aes_src_len[j], 16);
          printf(
              "###############AES DEC, mode: %d, ksize %d, src len %d, "
              "fail###############\n",
              m, aes_key_len[i], aes_src_len[j]);
          ret = -1;
          goto out;
        }

        if (m == AES_MODE_CTS) {
          if (enc_buffer) hal_free_align(enc_buffer);
        }

        printf(
            "###############AES, mode: %d, ksize %d, src len %d, "
            "pass###############\n\n\n",
            m, aes_key_len[i], aes_src_len[j]);
      }
    }
  }

out:
  if (aes_ctx->dst_buffer != NULL) {
    hal_free_align(aes_ctx->dst_buffer);
  }
  if (m == AES_MODE_CTS) {

      // goto out;

  return ret;
}

FINSH_FUNCTION_EXPORT_CMD(cmd_test_ce, hal_ce, tina rtos ce test demo)

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原始发表：2024-03-21，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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