一文看懂码灵半导体CFW32C7UL系列MPU产品应用（三）： 国际标准加解密算法
欢迎再次来到“码灵半导体cfw32c7ul系列产品应用介绍”连载专题。通过前几期对cfw32c7ul系列的国密算法介绍，相信大家对码灵半导体cfw32c7ul系列的国密硬件模块有了充分的了解。
由于发展历程原因，目前市场上商用密码使用仍然以国际标准加解密算法为主，不过随国家对国密算法的推进，未来国密算法的应用也会越来越广泛。码灵半导体cfw32c7ul系列的加解密模块除了之前介绍的国密密码算法以外，还支持国际标准算法的aes加解密算法和sha-1、sha-256哈希算法。本专题聚焦于cfw32c7ul系列所支持的国际标准加解密算法硬件模块：aes分组加解密算法和sha哈希算法。以下我们具体介绍下cfw32c7ul系列aes和sha模块的使用以及加解密的速度等。
一、aes分组加解密算法
aes是advanced encryption standard的缩写，即高级加密标准，在密码学中又称rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。高级加密标准是由美国国家标准与技术研究院（nist）于2001年11月26日发布于fips pub 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。这个标准用来替代原先的des，已经被多方分析且广为全世界所使用，至2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
1、cfw32c7ul aes分组算法的实现
cfw32c7ul 系列的aes模块可完成标准aes加解密运算和aes-cm、aes-f8加密运算。标准aes算法即aes标准（fips-197）中规定的算法。aes-cm和aes-f8算法在the secure real-time transport protocol（srtp）中有详细说明，这两种算法均以标准aes算法为基础，并对标准aes算法进行迭代运用。
aes模块中的标准aes算法除了支持cpu输入输出外，还支持dma输入和dma输出，而aes-cm、aes-f8只支持dma输出。
2、cfw32c7ul aes分组算法的使用
开发模式一：裸机sdk
目前cfw32c7ul系列裸机sdk支持aes-cm, aes-f8，以及标准的aes加解密方式。其中aes-cm和aes-f8只支持加密，不支持解密。标准的aes方式支持加密和解密。
在cfw32c7ul系列 aes的sdk中有个关键的cipher_aes_init_typedef结构体：
typedef struct {
uint32_t mode;
uint32_t encrypt;
uint32_t type;
uint32_t key_len;
uint32_t blk_num;
uint32_t key[8];
uint32_t key_f8_mask[8];
uint32_t *input_data;
uint32_t *output_data;
}cipher_aes_init_typedef;
在使用aes算法之前需要初始化cipher_aes_init_typedef结构体，初始化范例：
cipher_aes_init.encrypt = cipher_aes_ctrl_encrypt;
cipher_aes_init.input_data = (uint32_t *)aes_in_data;
cipher_aes_init.output_data = (uint32_t *)aes_out_data;
cipher_aes_init.blk_num = 1; 加解密轮数
cipher_aes_init.key_len = cipher_aes_key_len_128bit;
cipher_aes_init.key[0] = 0x21212121; 设置aes 密钥，可自定义
cipher_aes_init.key[1] = 0x43434343;
cipher_aes_init.key[2] = 0x65656565;
cipher_aes_init.key[3] = 0x87878787;
配置cipher_aes_init结构体的初始化参数后，便可以进行相对应的aes加密运算。
aes cm加密算法：
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_cm;
hal_cipher_cm_aes(&cipher_aes_init);
aes f8加密算法：
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_f8;
hal_cipher_f8_aes(&cipher_aes_init);
标准aes 加解密方式:
加密范例：
cipher_aes_init.encrypt = cipher_aes_ctrl_encrypt;
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_std;
hal_cipher_stdaes(&cipher_aes_init);
解密范例：
cipher_aes_init.encrypt = cipher_aes_ctrl_decrypt;
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_std;
hal_cipher_stdaes(&cipher_aes_init);
开发模式二：linux sdk
通过操作linux系统中/dev/wokoo_aes ，就可以进行标准aes分组加密算法的运算。
aes算法底层接口
open：打开设备节点
read：读取加密/解密后的数据
write：写入加密前/解密前的数据以及密钥和配置
接口描述：
open:
函数原型 static int uac_open(struct inode *inode, struct file * file)
参数 file:文件名
返回值 成功0，其它失败
read:
函数原型 static ssize_t uac_read(struct file * file, char __user *buffer, size_t size , loff_t *p)
参数 file:文件名，buffer：读出数据缓存,size:读出数据长度
返回值 成功0，其它失败
write:
函数原型 static ssize_t uac_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
参数 file:文件名，buf：写入数据缓存,count:写入数据长度
返回值 成功0，其它失败
使用示例：
fd = open(/dev/wokoo_aes, o_rdwr); 打开aes节点
write(fd, &wokoo_aes, sizeof(struct wokoo_aes_t)); 写入明文/密文，密钥等配置
read(fd, wokoo_aes.output_data, sizeof(wokoo_aes.output_data)); 读出密文/明文
注：这里的write写入的wokoo_aes结构体，如同在裸机中使用一样，会在调用前初始化一些参数，通过write把密钥和模式配置写入。
3、cfw32c7ul aes算法的效率：
目前码灵半导体cfw32c7ul系的可以实现标准aes加密速率是85kb/s。
二、sha哈希算法模块
1、cfw32c7ul sha哈希算法的实现
cfw32c7ul系列的sha哈希算法支持sha-1以及sha-256。sha1是sha的较旧版本，可生成160位哈希值，而sha256是sha2的一种类型，可生成256位哈希值。
cfw32c7ul系列的sha模块支持dma输入和cpu输入，输出仅支持cpu输出。
2、cfw32c7ul sha算法的使用
开发模式一：裸机sdk
目前裸机开发支持sha-1以及sha-256两种哈希算法sdk，两种算法分别有cpu输入和dma输入的方式。
在cfw32c7ul系列 sha的sdk中有个关键的cipher_sha_init_typedef结构体，结构体定义如下：
typedef struct {
uint32_t mod;
uint32_t line_num;
uint32_t *input_data;
uint32_t *output_data;
}cipher_sha_init_typedef;
使用sha sdk之前，需初始化这个结构体。包括设置数据量和设置数据的输入输出流。
cipher_sha_init.line_num = 0x01; 设置sha的数据输入轮数为1
cipher_sha_init.input_data = (uint32_t *)sha_in_data; 设置sha 输入流
cipher_sha_init.output_data = (uint32_t *)sha_out_data; 设置sha输出流
配置完cipher_sha_init结构体的初始化参数后，便可以进行相对应的sha哈希运算。
调用hal_cipher_sha_dma()进行dma输入方式sha哈希运算。
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha1; 配置sha-1算法
hal_cipher_sha_dma(&cipher_sha_init); 启动sha-1算法 (dma input)
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha256; 配置sha-256算法
hal_cipher_sha_dma(&cipher_sha_init); 启动sha-256算法 (dma input)
调用hal_cipher_sha_cpu ()进行 cpu输入方式sha哈希运算。
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha1; 配置sha-1算法
hal_cipher_sha_cpu (&cipher_sha_init); 启动sha-1算法（cpu input）
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha256; 配置sha-256算法
hal_cipher_sha_cpu (&cipher_sha_init); 启动sha-256算法（cpu input）
开发模式二：linux sdk
通过操作linux系统中/dev/wokoo_sha ，便可以进行sha算法的运算。
sha算法底层接口
open：打开设备节点
read：读取哈希后的数据
write：写入哈希的数据以及配置模式
接口描述
open:
函数原型 static int uac_open(struct inode *inode, struct file * file)
参数 file:文件名
返回值 成功0，其它失败
read:
函数原型 static ssize_t uac_read(struct file * file, char __user *buffer, size_t size , loff_t *p)
参数 file:文件名，buffer：读出数据缓存,size:读出数据长度
返回值 成功0，其它失败
write:
函数原型 static ssize_t uac_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
参数 file:文件名，buf：写入数据缓存,count:写入数据长度
返回值 成功0，其它失败
使用范例：
fd = open(/dev/wokoo_sha, o_rdwr); 打开sha节点
write(fd, &wokoo_sha, sizeof(struct wokoo_sha_t)); 写入需要哈希的数据
read(fd, wokoo_sha.output_data, sizeof(wokoo_sha.output_data)); 读出哈希后的数据
类似地，linux在初始化wokoo_sha结构体时会根据给定参数选择不同的算法，输入数据轮数和输入方式，根据不同的参数计算不同的结果。如下示例：
wokoo_sha.bit_mod = cipher_sha_mod_sha256; 选择sha-256方式
wokoo_sha.data_mod = cipher_sha_type_dma; 选择dma输入方式
wokoo_sha.line_num = 1; 设置数据输入轮数为1
3、cfw32c7ul sha算法的效率
目前码灵半导体cfw32c7ul系列sha-1以及sha-256的加密速率可以实现87kb/s。
通过这几期对码灵半导体cfw32c7ul系列的国密及国际标准加解密算法的介绍，相信大家对cfw32c7ul系列的加解密模块有一个相对全面的了解。国密算法与国际标准加解密算法的对标关系是：国密算法的sm4和国际标准加解密算法aes对标，国密算法的sm3算法与国际标准加解密算法md5、sha-256等哈希算法对标，国密算法的sm2算法与国际标准加解密算法rsa、ecc算法对标。其实cfw32c7ul系列在芯片安全机制方面，除了加解密模块外还有其它的安全特性和功能配置，那它们具体都是什么呢？又有什么特点呢？让我们带着这些问题，在下期中继续探寻吧。
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一、aes分组加解密算法
aes是advanced encryption standard的缩写，即高级加密标准，在密码学中又称rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。高级加密标准是由美国国家标准与技术研究院（nist）于2001年11月26日发布于fips pub 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。这个标准用来替代原先的des，已经被多方分析且广为全世界所使用，至2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
1、cfw32c7ul aes分组算法的实现
cfw32c7ul 系列的aes模块可完成标准aes加解密运算和aes-cm、aes-f8加密运算。标准aes算法即aes标准（fips-197）中规定的算法。aes-cm和aes-f8算法在the secure real-time transport protocol（srtp）中有详细说明，这两种算法均以标准aes算法为基础，并对标准aes算法进行迭代运用。
aes模块中的标准aes算法除了支持cpu输入输出外，还支持dma输入和dma输出，而aes-cm、aes-f8只支持dma输出。
2、cfw32c7ul aes分组算法的使用
开发模式一：裸机sdk
目前cfw32c7ul系列裸机sdk支持aes-cm, aes-f8，以及标准的aes加解密方式。其中aes-cm和aes-f8只支持加密，不支持解密。标准的aes方式支持加密和解密。
在cfw32c7ul系列 aes的sdk中有个关键的cipher_aes_init_typedef结构体：
typedef struct {
uint32_t mode;
uint32_t encrypt;
uint32_t type;
uint32_t key_len;
uint32_t blk_num;
uint32_t key[8];
uint32_t key_f8_mask[8];
uint32_t *input_data;
uint32_t *output_data;
}cipher_aes_init_typedef;
在使用aes算法之前需要初始化cipher_aes_init_typedef结构体，初始化范例：
cipher_aes_init.encrypt = cipher_aes_ctrl_encrypt;
cipher_aes_init.input_data = (uint32_t *)aes_in_data;
cipher_aes_init.output_data = (uint32_t *)aes_out_data;
cipher_aes_init.blk_num = 1; 加解密轮数
cipher_aes_init.key_len = cipher_aes_key_len_128bit;
cipher_aes_init.key[0] = 0x21212121; 设置aes 密钥，可自定义
cipher_aes_init.key[1] = 0x43434343;
cipher_aes_init.key[2] = 0x65656565;
cipher_aes_init.key[3] = 0x87878787;
配置cipher_aes_init结构体的初始化参数后，便可以进行相对应的aes加密运算。
aes cm加密算法：
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_cm;
hal_cipher_cm_aes(&cipher_aes_init);
aes f8加密算法：
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_f8;
hal_cipher_f8_aes(&cipher_aes_init);
标准aes 加解密方式:
加密范例：
cipher_aes_init.encrypt = cipher_aes_ctrl_encrypt;
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_std;
hal_cipher_stdaes(&cipher_aes_init);
解密范例：
cipher_aes_init.encrypt = cipher_aes_ctrl_decrypt;
cipher_aes_init.mode = cipher_aes_mode_aes_std;
hal_cipher_stdaes(&cipher_aes_init);
开发模式二：linux sdk
通过操作linux系统中/dev/wokoo_aes ，就可以进行标准aes分组加密算法的运算。
aes算法底层接口
open：打开设备节点
read：读取加密/解密后的数据
write：写入加密前/解密前的数据以及密钥和配置
接口描述：
open:
函数原型 static int uac_open(struct inode *inode, struct file * file)
参数 file:文件名
返回值 成功0，其它失败
read:
函数原型 static ssize_t uac_read(struct file * file, char __user *buffer, size_t size , loff_t *p)
参数 file:文件名，buffer：读出数据缓存,size:读出数据长度
返回值 成功0，其它失败
write:
函数原型 static ssize_t uac_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
参数 file:文件名，buf：写入数据缓存,count:写入数据长度
返回值 成功0，其它失败
使用示例：
fd = open(/dev/wokoo_aes, o_rdwr); 打开aes节点
write(fd, &wokoo_aes, sizeof(struct wokoo_aes_t)); 写入明文/密文，密钥等配置
read(fd, wokoo_aes.output_data, sizeof(wokoo_aes.output_data)); 读出密文/明文
注：这里的write写入的wokoo_aes结构体，如同在裸机中使用一样，会在调用前初始化一些参数，通过write把密钥和模式配置写入。
3、cfw32c7ul aes算法的效率：
目前码灵半导体cfw32c7ul系的可以实现标准aes加密速率是85kb/s。
二、sha哈希算法模块
1、cfw32c7ul sha哈希算法的实现
cfw32c7ul系列的sha哈希算法支持sha-1以及sha-256。sha1是sha的较旧版本，可生成160位哈希值，而sha256是sha2的一种类型，可生成256位哈希值。
cfw32c7ul系列的sha模块支持dma输入和cpu输入，输出仅支持cpu输出。
2、cfw32c7ul sha算法的使用
开发模式一：裸机sdk
目前裸机开发支持sha-1以及sha-256两种哈希算法sdk，两种算法分别有cpu输入和dma输入的方式。
在cfw32c7ul系列 sha的sdk中有个关键的cipher_sha_init_typedef结构体，结构体定义如下：
typedef struct {
uint32_t mod;
uint32_t line_num;
uint32_t *input_data;
uint32_t *output_data;
}cipher_sha_init_typedef;
使用sha sdk之前，需初始化这个结构体。包括设置数据量和设置数据的输入输出流。
cipher_sha_init.line_num = 0x01; 设置sha的数据输入轮数为1
cipher_sha_init.input_data = (uint32_t *)sha_in_data; 设置sha 输入流
cipher_sha_init.output_data = (uint32_t *)sha_out_data; 设置sha输出流
配置完cipher_sha_init结构体的初始化参数后，便可以进行相对应的sha哈希运算。
调用hal_cipher_sha_dma()进行dma输入方式sha哈希运算。
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha1; 配置sha-1算法
hal_cipher_sha_dma(&cipher_sha_init); 启动sha-1算法 (dma input)
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha256; 配置sha-256算法
hal_cipher_sha_dma(&cipher_sha_init); 启动sha-256算法 (dma input)
调用hal_cipher_sha_cpu ()进行 cpu输入方式sha哈希运算。
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha1; 配置sha-1算法
hal_cipher_sha_cpu (&cipher_sha_init); 启动sha-1算法（cpu input）
cipher_sha_init.mod = cipher_sha_mod_sha256; 配置sha-256算法
hal_cipher_sha_cpu (&cipher_sha_init); 启动sha-256算法（cpu input）
开发模式二：linux sdk
通过操作linux系统中/dev/wokoo_sha ，便可以进行sha算法的运算。
sha算法底层接口
open：打开设备节点
read：读取哈希后的数据
write：写入哈希的数据以及配置模式
接口描述
open:
函数原型 static int uac_open(struct inode *inode, struct file * file)
参数 file:文件名
返回值 成功0，其它失败
read:
函数原型 static ssize_t uac_read(struct file * file, char __user *buffer, size_t size , loff_t *p)
参数 file:文件名，buffer：读出数据缓存,size:读出数据长度
返回值 成功0，其它失败
write:
函数原型 static ssize_t uac_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
参数 file:文件名，buf：写入数据缓存,count:写入数据长度
返回值 成功0，其它失败
使用范例：
fd = open(/dev/wokoo_sha, o_rdwr); 打开sha节点
write(fd, &wokoo_sha, sizeof(struct wokoo_sha_t)); 写入需要哈希的数据
read(fd, wokoo_sha.output_data, sizeof(wokoo_sha.output_data)); 读出哈希后的数据
类似地，linux在初始化wokoo_sha结构体时会根据给定参数选择不同的算法，输入数据轮数和输入方式，根据不同的参数计算不同的结果。如下示例：
wokoo_sha.bit_mod = cipher_sha_mod_sha256; 选择sha-256方式
wokoo_sha.data_mod = cipher_sha_type_dma; 选择dma输入方式
wokoo_sha.line_num = 1; 设置数据输入轮数为1
3、cfw32c7ul sha算法的效率
目前码灵半导体cfw32c7ul系列sha-1以及sha-256的加密速率可以实现87kb/s。
通过这几期对码灵半导体cfw32c7ul系列的国密及国际标准加解密算法的介绍，相信大家对cfw32c7ul系列的加解密模块有一个相对全面的了解。国密算法与国际标准加解密算法的对标关系是：国密算法的sm4和国际标准加解密算法aes对标，国密算法的sm3算法与国际标准加解密算法md5、sha-256等哈希算法对标，国密算法的sm2算法与国际标准加解密算法rsa、ecc算法对标。其实cfw32c7ul系列在芯片安全机制方面，除了加解密模块外还有其它的安全特性和功能配置，那它们具体都是什么呢？又有什么特点呢？让我们带着这些问题，在下期中继续探寻吧。
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PLC的使用过程
超实用！高低温拉力试验机的应用领域分类和应用场景，最新应用攻略！
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MAX4887:三路高速模拟视频开关
哪款手机拍照必备？出游必选拍照手机华为p10,oppor11，还你一个高颜值的出游纪念！
企业正采用人工智能和机器学习技术解决业务问题 并将新思想带入2019
计算机视觉CV领域图像分类方向文献和代码的超全总结和列表！
解答74hc541不加VCC电压能工作吗/其与74hc573有什么区别
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