RA8D1加密引擎功能體驗(yàn)和實(shí)踐

作者：sx

01 資料準(zhǔn)備

01Security Key Management Tool用戶手冊

RA8D1產(chǎn)品頁面https://www.renesas.com/en/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra8d1-480-mhz-arm-cortex-m85-based-graphics-microcontroller-helium-and-trustzoneDocumentation條目可以找到并下載到《Security Key Management Tool User’s Manual》，文檔鏈接：https://www.renesas.com/en/document/mat/security-key-management-tool-users-manual

02Security Key Management Tool安裝程序

閱讀文檔可知，瑞薩提供的工具名為Security Key Management Tool，可以在官網(wǎng)首頁搜索Security Key Management Tool。

進(jìn)入Security Key Management Tool主頁，在Downloads類目可找到：

為了方便使用，本次使用了Security Key Management Tool V1.07 for Windows，點(diǎn)擊鏈接即可下載。下載完執(zhí)行安裝即可。安裝完打開此工具，點(diǎn)擊菜單欄“幫助”->關(guān)于Security Key Management Tool，在彈出的“幫助-安全密鑰管理工具”下找到“打開用戶手冊”按鈕，可以找到第一步所述的用戶手冊，中文版本 。

03其他文檔和鏈接

3.1Renesas DLM在線服務(wù)系統(tǒng)

在Security Key Management Tool生成UFPK（用戶工廠燒錄密鑰）后，界面提示需要登錄Renesas密鑰封裝服務(wù)頁面：

https://dlm.renesas.com/keywrap/

首次使用需要注冊->交換GPG key，具體過程在下一步FAQ中獲取的Manual有詳細(xì)描述，由于是首次使用，在這一步花了些時間。

注冊并登錄后可以通過FAQ->“Is there a manual of this system?”獲取系統(tǒng)使用幫助。

具體鏈接：https: // dlm. renesas. com/ manual/ KeyWrap_ Service_ Operation_ Manual. pdf

3.2基于RA芯片的應(yīng)用手冊《Injecting and Updating Secure User Keys》和示例代碼

https://www.renesas.com/en/document/apn/injecting-and-updating-secure-user-keys-ra-family-application-project

關(guān)于RA系列產(chǎn)品SCE操作模式

https://www.renesas.com/en/document/apn/secure-crypto-engine-operational-modes-application-note#:~:text=The+Secure+Crypto+Engine+9,Compatibility+Mode+and+Protected+Mode.

3.3基于RA芯片的應(yīng)用手冊《Injecting Plaintext User Keys》和示例代碼

https://www.renesas.com/en/document/apn/injecting-plaintext-user-keys-application-project?r=25456556

3.4FSP v5.0.0和FSP v5.5.0

FSP v5.0.0可配合上面2，3小節(jié)的Demo，無需更改調(diào)試配置；

FSP v5.5.0包含第二節(jié)所述例程，默認(rèn)安裝e2studio 2024.07版本會自動安裝好FSP v5.5.0，此種情況如果要增加v5.0.0可以下載FSP Pack v5.0.0進(jìn)行安裝。

RA8D1產(chǎn)品頁面FSP：

FSP github路徑：

https://github.com/renesas/fsp/releases

4.5RA8D1官方例程

https://www.renesas.com/en/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra8d1-480-mhz-arm-cortex-m85-based-graphics-microcontroller-helium-and-trustzone?sam_secondary=visible#design_development

使用這里的示例"mbed_crypto_ek_ra8d1_ep"與所述前“Injecting and Updating Secure User Keys”基本相同。

也即，如前述應(yīng)用手冊對應(yīng)代碼未下載，直接用這個工程也可完成AES密鑰封裝驗(yàn)證。

02 準(zhǔn)備工作

01SKMT生成所需文件

1.1 打開Security Key Management Tool

設(shè)置如上圖UFPK值和存儲路徑，點(diǎn)擊“生成UFPK密鑰文件”。

? DLM官網(wǎng)生成W-UFPK

詳細(xì)步驟參考文檔《Injecting and Updating Secure User Keys》章節(jié)：4. Wrapping the User Factory Programming Key Using the Renesas Key Wrap Service

? 封裝AES密鑰

詳細(xì)步驟參考文檔《Injecting and Updating Secure User Keys》章節(jié)：6.1 Wrap an AES-128 User Key Using the UFPK for RSIP-E51A Compatibility Mode

切換到密鑰數(shù)據(jù)文件選項(xiàng)卡，輸入明文密鑰：000102030405060708090a0b0c0d0e0f

1.2DLM官網(wǎng)生成W-UFPK

詳細(xì)步驟參考文檔《Injecting and Updating Secure User Keys》章節(jié)：4. Wrapping the User Factory Programming Key Using the Renesas Key Wrap Service。

1.3封裝AES密鑰

詳細(xì)步驟參考文檔《Injecting and Updating Secure User Keys》章節(jié)：6.1 Wrap an AES-128 User Key Using the UFPK for RSIP-E51A Compatibility Mode。

圖片

切換到密鑰數(shù)據(jù)文件選項(xiàng)卡，輸入明文密鑰：000102030405060708090a0b0c0d0e0f。

1.4點(diǎn)擊生成文件按鈕

生成的封裝AES密鑰的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)。

const RA8M1_AES128_t g_RA8M1_AES128 = { /* uint32_t keytype; */ 0x00000005, /* uint32_t shared_key_number; */ 0x00000000, /* uint8_t wufpk[32]; */ { 0x6A, 0x7C, 0x31, 0xF9, 0xB8, 0x2E, 0x7B, 0xF5, 0xC5, 0xCE, 0x0F, 0x66, 0x14, 0xCE, 0x63, 0x4C, 0x6A, 0x7C, 0x31, 0xF9, 0xB8, 0x2E, 0x7B, 0xF5, 0xC5, 0xCE, 0x0F, 0x66, 0x14, 0xCE, 0x63, 0x4C }, /* uint8_t initial_vector[16]; */ { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F }, /* uint8_t encrypted_user_key[ENCRYPTED_KEY_BYTE_SIZE]; */ { 0xFD, 0xE4, 0xFB, 0xAE, 0x4A, 0x09, 0xE0, 0x20, 0xEF, 0xF7, 0x22, 0x96, 0x9F, 0x83, 0x83, 0x2B, 0x7A, 0xDF, 0x8A, 0x36, 0x63, 0xAE, 0x23, 0x54, 0xF5, 0x91, 0xC7, 0x03, 0x1B, 0x8A, 0x52, 0xB0 }, /* uint8_t crc[4]; */ { 0x43, 0x7F, 0x0D, 0x70 }, };

02使用外部AES計(jì)算工具計(jì)算后續(xù)調(diào)試過程的明文、IV、密文

百度搜索"AES在線加密"找到一個網(wǎng)頁：https://www.lddgo.net/encrypt/aes。

除1、2、3、4外其他幾項(xiàng)：

? 加密模式：CBC

? 填充：nopadding

? 密碼格式、偏移量格式、輸入格式、輸出格式：hex

點(diǎn)擊AES加密選項(xiàng)可知：

明文：

00000000000000000000000000000000

通過密鑰：

000102030405060708090a0b0c0d0e0f

加密為：

c6a13b37878f5b826f4f8162a1c8d879

03 調(diào)試和結(jié)果確認(rèn)

01 按3所述例程導(dǎo)入工程后生成代碼

02將準(zhǔn)備工作章節(jié)內(nèi)容替換成我們的測試密鑰和測試結(jié)果

03編譯和調(diào)試

這個設(shè)置比較重要，未設(shè)置正確的話后續(xù)程序會HardFault，需使用集成到e2studio IDE的Renesas Device Partition Manager執(zhí)行設(shè)備初始化。

具體過程：

? 選中“Initialize device back to factory default”

? 點(diǎn)擊Run

? 取消選中“Initialize device back to factory default”

? 點(diǎn)擊Run

? 確認(rèn)打印以下內(nèi)容：

Current status of the device

DLM state : Original Equipment Manufacturer (OEM)

Protection level (PL) : PL2

Authentication level (AL) : AL2

Secure/NSC memory partition size :

- Code Flash Secure (kB) : 16352

- Data Flash Secure (kB) : 63

END of current status of the device.

04跟蹤程序或者打開J-Link RTT viewer V7.96觀察程序的Trace輸出

if語句時進(jìn)入else表示與我們網(wǎng)頁計(jì)算結(jié)果相同，程序密文如圖調(diào)試結(jié)果顯示數(shù)組。

04 總結(jié)

本次實(shí)踐完成了RA8D1芯片AES密鑰封裝和芯片上加解密功能驗(yàn)證，后續(xù)可繼續(xù)RSA、ECC、哈希等功能進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證。