STM32单片机

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基于STM32加密库开发比特币应用的补充说明

2020-09-15
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前言

比特币是一个基于区块链和密码技术的应用。本文针对STM32客户的反馈,对那些使用STM32加密库开发比特币应用作了一些补充的技术说明。




STM32 加密库

STM32 加密库提供对称加解密,非对称加解密,以及HASH算法,并通过了CAVP FIPS认证,可使用在各类安全相关的应用。

对称加解密算法支持AES、DES、3DES、RC5、Chacha20、Poly1305。其中针对特定算法,如AES,又支持多种加密模式如ECB、CBC、CTR、GCM、CCM、XTS、Cipher-wrap等。非对称加解密算法支持RSA、ECC。Hash算法支持SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、MD5。

STM32加密库分为硬件加速和纯固件实现两种。纯固件实现可以运行在所有的STM32系列上。

STM32密库可以通过访问www.st.com ,在主页中的搜索框里输入cryptolib得到页面链接。加密库下载需要批准,请在线填写申请后等待邮件通知,一般很快就可以得到回复。




STM32 TRNG 真随机数

STM32真随机数(TRNG)基于物理噪声源生成随机数,提供了高随机性,为不少算法特别是椭圆曲线提供了坚实的基础。随机数通过了AIS-31 PTG.2测试。




比特币中的加解密算法

比特币加解密相关的算法主要是两类,椭圆曲线ECC以及HASH算法。比特币使用椭圆曲线签名和验签算法来核实比特币交易的可靠性,以及辨别区块链中比特币的归属地址。HASH算法除了用在椭圆曲线签名、验证,比特币地址校验,还利用该算法的单向性,创造出比特币的挖矿机制。HASH没有什么特别,将不在本文补充说明。




比特币中的椭圆曲线

比特币的椭圆曲线是个小众曲线,不是常见的NIST P192、P256和P384,而是SECP256。根据它的规范和STM32加密库的代码库的参数格式,比特币的椭圆曲线参数可以表示如下

用户可以直接将此参数拷贝STM32 加密库的例程,例如

STM32CubeExpansion_Crypto_V3.1.0\Fw_Crypto\STM32L4\Projects\STM32L476RGNucleo\ECC\KeyGen_Sign_Verif\Src\main.c。该例程演示的功能包括:生成ECC 公私钥匙密钥对,使用私钥对指定消息签名,再使用对应公钥对签名做验签。


为了对这个曲线做如上运行,需要在例程代码的循环处增加一个案例,条件3,如:

别忘了将for 循环的条件修改成




从私钥生成公钥

有客户提到,STM32 加密库提供了椭圆曲线相关接口调用,但并没有在文档或者代码里描述如何从椭圆曲线私钥生成公钥。

这里做一个补充说明,实现该功能关键函数就是“点乘API:ECCscalarMul”。可以在例程已有代码的基础上,通过“点乘API”来对“密钥对生成API”的运算结果做一次验证。

其中G 是临时变量,需要先定义后使用。

若在求得公钥后不再需要,需要及时释放资源。

而本来就分配的点资源,例程会在在程序结束时释放。


另外,如果从外部已经拿到私钥(大数),是用uint8_t 类型数组表示;而为了应用在我们的加密库中,可以通过以下API 做表示形式的转换:




总结

本文针对使用STM32 开发比特币的客户,对STM32 加密库的椭圆曲线参数和点乘函数做了补充说明,方便STM32 客户进行开发比特币应用。


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