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mbed TLS -- ai 推荐的低依赖库

clq

浏览(18) + 2025-06-05 12:18:20 发表编辑

关键字:

[2025-06-05 12:26:36 最后更新]
mbed TLS

嵌入式/低依赖轻量级库（如 mbed TLS）
https://github.com/Mbed-TLS/mbedtls

改天试试。

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https://developers.goodix.com/zh/bbs/blog_detail/a54d6e6a63a0427d9740cd3b9264de30
"
MbedTLS（前身为PolarSSL）是一个由ARM公司开源和维护的SSL/TLS算法库。
"

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MbedTLS硬件加速使用指南

Tim
2023-07-28 12:00:53

前言

本文介绍了如何使用GR551X系列芯片的安全外设模块（AES、HMAC、PKC、TRNG）对第三方安全算法库MbedTLS进行硬件加速。

目录

一、简介

1.1 MbedTLS算法集

1.2 硬件加速算法集

二、MbedTLS目录结构

三、环境搭建

3.1 添加MbedTLS源码

3.2 添加硬件加速驱动

3.3 配置MbedTLS

四、应用详解

4.1 AES硬件加速

4.2 SHA硬件加速

4.3 RSA硬件加速

4.4 ECC硬件加速

一、简介

MbedTLS（前身为PolarSSL）是一个由ARM公司开源和维护的SSL/TLS算法库。

核心SSL库是用C编程语言编写的，实现了SSL模块、基本的加密功能并提供了各种实用功能。与OpenSSL和TLS的其他实现不同，MbedTLS与wolfSSL类似，因为它被设计为适合小型嵌入式设备，最小的完整TLS堆栈需要低于60KB的程序空间和低于64KB的RAM。它也是高度模块化的：每个组件，例如加密函数，都可以独立于框架的其余部分使用。版本也可用于Microsoft Windows和Linux。因为Mbed TLS是用C编程语言编写的，没有外部依赖，所以它适用于大多数操作系统和架构。

MbedTLS遵循Apache 2.0开源许可协议，目前由TrustedFirmware（Linaro主持的一个治理开放社区项目）维护，开源仓库地址为 https://github.com/Mbed-TLS/mbedtls

1.1 Mbed TLS算法集

Mbed TLS支持多种不同的加密算法：

Cryptographic hash functions

MD2, MD4, MD5, RIPEMD160, SHA-1, SHA-2

MAC modes

CMAC, HMAC

Ciphers

AES, ARIA, Blowfish, Camellia, ChaCha, DES, RC4, Triple DES, XTEA

Cipher modes

ECB, CBC, CFB, CTR, OFB, XTS

Authenticated encryption modes

CCM, GCM, NIST Key Wrap,

ChaCha20-Poly1305

Key derivation

HKDF

Key stretching

PBKDF2, PKCS #5 PBE2, PKCS #12 key derivation

Public-key cryptography

RSA, Diffie–Hellman key exchange,

Elliptic curve cryptography (ECC), Elliptic curve Diffie–Hellman (ECDH), Elliptic Curve DSA (ECDSA), Elliptic curve J-PAKE

1.2 硬件加速算法集

对称加密算法

AES-ECB-128/192/256

AES-CBC-128/192/256-None padding/PKCS7 padding/Zeros padding

AES-CTR-128/192/256

AES-CFB128-128/192/256

AES-OFB-128/192/256

AES-GCM-128/192/256

Hash函数

SHA-256

HMAC-SHA-256

数字签名

RSASSA-PKCS1-v1_5（Up to 2048-bit）

RSASSA-PSS（Up to 2048-bit）

ECDSA-SECP256R1/SECP256K1

密钥交换

ECDH-SECP256R1/SECP256K1

二、MbedTLS目录结构

MbedTLS源码位于目录SDK_Folder\external\mbedtls。其中的mbedtls-2.26.0为原版Mbed TLS算法库，mbedtls-2.26.0_hw为带硬件加速的MbedTLS算法库，两者的目录结构一致。

图 2-1 MbedTLS算法库目录结构

3rdparty：第三方源码
ChangeLog.d：更改日志
configs：Mbed TLS配置文件
docs：参考文档
doxygen：用于doxygen生成
include：Mbed TLS源码头文件
library：Mbed TLS源码源文件
programs：示例工程
scripts：运行脚本
tests：测试工程
visualc：VS2010适配工程

如需了解MbedTLS的详细介绍，请访问MbedTLS开源仓库：https://github.com/Mbed-TLS/mbedtls或者MbedTLS官网： https://tls.mbed.org/ 。

三、环境搭建

Mbed TLS支持make、cmake等多种安装方式，本文采用的是直接引用Mbed TLS源码的方式进行编译，省去了make或者cmake所需的运行环境。

目录SDK_Folder\projects\peripheral\crypto目录下的crypto_aes、crypto_ecc、crypto_rsa、crypto_sha工程均已适配Mbed TLS算法库所需的最小配置。若开发者使用其他工程实现Mbed TLS硬件加速，则可参考上述工程的配置项。

3.1 添加MbedTLS源码

在工程中添加MbedTLS算法库的所有源码文件，其路径为SDK_Folder\external\mbedtls\mbedtls-2.26.0_hw\library下所有的C文件。

图 3-1 添加MbedTLS算法库源码

由于将psa_crypto_driver_wrappers.c文件引入后容易引起编译错误，可以将此文件忽略编译。此文件不会影响MbedTLS其他算法的使用性和正确性。

在工程Options中添加MbedTLS算法库的头文件和配置文件，其路径为SDK_Folder\external\mbedtls\mbedtls-2.26.0_hw\include下的H文件和SDK_Folder\external\mbedtls\mbedtls-2.26.0_hw\configs下的H文件。

图 3-2 MbedTLS算法库头文件引用

3.2 添加硬件加速驱动

在工程中添加硬件加速驱动的所有源码文件，其路径为SDK_Folder\components\libraries\crypto_lib\src下所有的C文件。

图 3-3 添加硬件加速驱动源码

在工程Options中添加硬件加速驱动的头文件，其路径为SDK_Folder\components\libraries\crypto_lib\inc下的H文件。

图 3‑4 硬件加速驱动头文件引用

3.3 配置MbedTLS

MbedTLS算法库需要指定相应的配置文件才能运行。若开发者没有指定自定义的配置文件，MbedTLS算法库将默认引用SDK_Folder\external\mbedtls\mbedtls-2.26.0_hw\include\mbedtls下的config.h文件作为配置文件。

在工程的Options中添加MBEDTLS_CONFIG_FILE=全局宏定义，即可实现指定自定义的配置文件。自定义的配置文件需要在Include Paths中的路径下。

图 3‑5 指定自定义配置文件

示例工程的自定义配置文件如下所示。

/* System support */
#define MBEDTLS_HAVE_ASM
//#define MBEDTLS_HAVE_TIME

/* mbed base system support */
#define MBEDTLS_NO_PLATFORM_ENTROPY
#define MBEDTLS_ENTROPY_C
#define MBEDTLS_CTR_DRBG_C
#define MBEDTLS_BIGNUM_C
#define MBEDTLS_ASN1_PARSE_C
#define MBEDTLS_ASN1_WRITE_C

/* MPI / BIGNUM options */
//#define MBEDTLS_MPI_WINDOW_SIZE 6 /**< Maximum window size used. */
//#define MBEDTLS_MPI_MAX_SIZE 1024 /**< Maximum number of bytes for usable MPIs. */

/* mbed AES support */
#define MBEDTLS_CIPHER_C
#define MBEDTLS_AES_C
#define MBEDTLS_GCM_C
#define MBEDTLS_AES_ROM_TABLES
#define MBEDTLS_CIPHER_MODE_CBC
#define MBEDTLS_CIPHER_PADDING_ZEROS
#define MBEDTLS_CIPHER_PADDING_PKCS7

/* mbed SHA support */
#define MBEDTLS_MD_C
#define MBEDTLS_SHA256_C

/* mbed RSA support */
#define MBEDTLS_PK_C
#define MBEDTLS_GENPRIME
#define MBEDTLS_OID_C
#define MBEDTLS_RSA_C
#define MBEDTLS_PKCS1_V15
#define MBEDTLS_PKCS1_V21

/* ECP options */
#define MBEDTLS_ECP_C
#define MBEDTLS_ECP_NIST_OPTIM
//#define MBEDTLS_ECP_MAX_BITS 521 /**< Maximum bit size of groups */
//#define MBEDTLS_ECP_WINDOW_SIZE 6 /**< Maximum window size used */
//#define MBEDTLS_ECP_FIXED_POINT_OPTIM 1 /**< Enable fixed-point speed-up */
#define MBEDTLS_ECP_DP_SECP256R1_ENABLED
#define MBEDTLS_ECP_DP_SECP256K1_ENABLED

/* mbed ECDH support */
#define MBEDTLS_ECDH_C

/* mbed ECDSA support */
#define MBEDTLS_ECDSA_C

/* AES Hardware support */
#define HAS_AES_DRIVER

/* SHA Hardware support */
#define HAS_SHA_DRIVER

/* RSA Hardware support */
#define HAS_RSA_DRIVER

/* ECC Hardware support */
#define HAS_ECC_DRIVER

/* For test certificates */
//#define MBEDTLS_BASE64_C
//#define MBEDTLS_CERTS_C
//#define MBEDTLS_PEM_PARSE_C

/* For testing with compat.sh */
//#define MBEDTLS_FS_IO

#include "mbedtls/check_config.h"

其中HAS_AES_DRIVER、HAS_SHA_DRIVER、HAS_RSA_DRIVER和HAS_ECC_DRIVER为特殊宏定义。通过定义或屏蔽上述四个宏定义，可以实现开启或关闭相应的硬件加速功能。

此自定义配置文件为运行示例工程的最小集合配置，若开发者想使用MbedTLS算法库更多的功能，则需自主添加相应的宏定义。详细的宏定义分类可以参考SDK_Folder\external\mbedtls\mbedtls-2.26.0_hw\include\mbedtls下的config.h文件或者在开源仓库 https://github.com/Mbed-TLS/mbedtls 中查询。

四、应用详解

4.1 AES硬件加速

AES硬件加速支持AES-ECB-128/192/256、AES-CBC-128/192/256-None padding/PKCS7 padding/Zeros padding、AES-CTR-128/192/256、AES-CFB128-128/192/256、AES-OFB-128/192/256、AES-GCM-128/192/256算法。

使用AES硬件加速需要在MbedTLS配置文件中定义HAS_AES_DRIVER。相应的示例工程目录为SDK_Folder\projects\peripheral\crypto\crypto_aes。

4.1.1 宏定义相关

使用MbedTLS算法库的AES算法需要开启下列控制宏定义。

表4-1 AES功能宏定义
宏定义说明
MBEDTLS_CIPHER_C 启用通用密码层
MBEDTLS_AES_C 启用AES分组密码
MBEDTLS_GCM_C 启用伽罗瓦/计数器模式 (GCM)
MBEDTLS_AES_ROM_TABLES 使用存储在ROM中的预先计算的AES表
MBEDTLS_CIPHER_MODE_CBC 启用密码块链接模式 (CBC)
MBEDTLS_CIPHER_MODE_CTR 启用计数器块密码模式 (CTR)
MBEDTLS_CIPHER_MODE_CFB 启用密码反馈模式 (CFB)
MBEDTLS_CIPHER_MODE_OFB 启用输出反馈模式 (OFB)
MBEDTLS_CIPHER_PADDING_ZEROS 开启ZEROS填充方案
MBEDTLS_CIPHER_PADDING_PKCS7 开启PKCS7填充方案
HAS_AES_DRIVER 开启AES硬件加速

4.1.2 API相关

4.1.2.1 AES-ECB/CBC/CTR/CFB/OFB算法

1. 初始化cipher结构体

void mbedtls_cipher_init( mbedtls_cipher_context_t *ctx );

2. 获取AES模式info

const mbedtls_cipher_info_t *mbedtls_cipher_info_from_type( const mbedtls_cipher_type_t cipher_type );

根据密钥长度可以选择相应的宏定义MBEDTLS_CIPHER_AES_128_ECB、MBEDTLS_CIPHER_AES_192_ECB、MBEDTLS_CIPHER_AES_256_ECB、MBEDTLS_CIPHER_AES_128_CBC、MBEDTLS_CIPHER_AES_192_CBC、MBEDTLS_CIPHER_AES_256_CBC、MBEDTLS_CIPHER_AES_128_CTR、MBEDTLS_CIPHER_AES_192_CTR、MBEDTLS_CIPHER_AES_256_CTR、MBEDTLS_CIPHER_AES_128_CFB128、MBEDTLS_CIPHER_AES_192_CFB128、MBEDTLS_CIPHER_AES_256_CFB128、MBEDTLS_CIPHER_AES_128_OFB、MBEDTLS_CIPHER_AES_192_OFB、MBEDTLS_CIPHER_AES_256_OFB。

3. 设置cipher模式

int mbedtls_cipher_setup( mbedtls_cipher_context_t *ctx, const mbedtls_cipher_info_t *cipher_info );

4. 设置padding模式

int mbedtls_cipher_set_padding_mode( mbedtls_cipher_context_t *ctx, mbedtls_cipher_padding_t mode );

由于AES-ECB、AES-CTR、AES-CFB128、AES-OFB模式不支持填充，故选择MBEDTLS_PADDING_NONE（不填充）。

AES-CBC模式可根据填充需求选择MBEDTLS_PADDING_NONE（不填充）、MBEDTLS_PADDING_PKCS7（PKCS7填充方案）、MBEDTLS_PADDING_ZEROS（ZEROS填充方案）。

5. 设置密钥

int mbedtls_cipher_setkey( mbedtls_cipher_context_t *ctx,
const unsigned char *key,
int key_bitlen,
const mbedtls_operation_t operation );

operation 选择MBEDTLS_ENCRYPT则进行加密操作，选择MBEDTLS_DECRYPT则进行解密操作。

6. 设置初始化向量IV

int mbedtls_cipher_set_iv( mbedtls_cipher_context_t *ctx, const unsigned char *iv, size_t iv_len );

AES-CBC、AES-CFB128、AES-OFB模式需要指定初始化向量IV，AES-CTR模式需要指定初始计数器，AES-ECB模式可以忽略此步骤。

7. 更新输入数据

int mbedtls_cipher_update( mbedtls_cipher_context_t *ctx,
const unsigned char *input,
size_t ilen, unsigned char *output,
size_t *olen );

MbedTLS算法库对AES-ECB的分组大小有限制，单个块数据必须为16Bytes，若想进行大于16Bytes的数据加解密，需重复调用此接口。当开启硬件加速后，此接口允许一次性输入任意长度的数据进行加解密，也可以按16Bytes分组更新输入数据。为了获取更高的性能，当使用硬件加速时，建议一次性输入待加密或待解密的数据，而不要重复调用此接口。

AES-CBC、 AES-CTR、AES-CFB128、AES-OFB模式对分组大小没有限制，故可以一次性输入任意长度的数据进行加解密，也可以按16Bytes分组更新输入数据。

由于AES算法为16Bytes分组计算，故若没有选择填充模式的话，最后不满足16Bytes的分组将被忽略。

8. 完成计算

int mbedtls_cipher_finish( mbedtls_cipher_context_t *ctx, unsigned char *output, size_t *olen );

如果仍然需要从不完整的块中刷新数据，则将其中包含的数据填充到最后一个块的大小，然后写入输出缓冲区。若待处理数据满足16Bytes分组且不需要进行任何填充的话，则可以忽略此步骤。

9. 释放cipher结构体

void mbedtls_cipher_free( mbedtls_cipher_context_t *ctx );

由于cipher结构体初始化时存在申请堆空间的行为，故计算完成后需及时释放cipher结构体，防止堆栈溢出。

4.1.2.2 AES-GCM算法

1. 获取GCM模式info

const mbedtls_cipher_info_t *mbedtls_cipher_info_from_type( const mbedtls_cipher_type_t cipher_type );

根据密钥长度可以选择相应的宏定义MBEDTLS_CIPHER_AES_128_GCM、MBEDTLS_CIPHER_AES_192_GCM、MBEDTLS_CIPHER_AES_256_GCM。

2. GCM模式加密

int mbedtls_gcm_crypt_and_tag( mbedtls_gcm_context *ctx,
int mode,
size_t length,
const unsigned char *iv,
size_t iv_len,
const unsigned char *add,
size_t add_len,
const unsigned char *input,
unsigned char *output,
size_t tag_len,
unsigned char *tag );

此接口执行GCM加密和解密。由于当这个函数执行解密时，它输出认证标签并且不验证数据是否真实，故此接口推荐仅执行加密。

对于加密，输出缓冲区可以与输入缓冲区相同。对于解密，输出缓冲区不能与输入缓冲区相同。如果缓冲区重叠，则输出缓冲区必须在输入缓冲区后面至少落后8个字节。

附件信息至少具有以字节为单位的大小。当没有附加信息的时候，可以将NULL传入add，并将0传入add_len。

3. GCM模式解密

int mbedtls_gcm_auth_decrypt( mbedtls_gcm_context *ctx,
size_t length,
const unsigned char *iv,
size_t iv_len,
const unsigned char *add,
size_t add_len,
const unsigned char *tag,
size_t tag_len,
const unsigned char *input,
unsigned char *output );

此接口执行GCM解密与认证。对于解密，输出缓冲区不能与输入缓冲区相同。如果缓冲区重叠，则输出缓冲区必须在输入缓冲区后面至少落后8个字节。

附件信息至少具有以字节为单位的大小。当没有附加信息的时候，可以将NULL传入add，并将0传入add_len。

4.2 SHA硬件加速

SHA硬件加速支持SHA-256和HMAC-SHA-256算法。

使用SHA硬件加速需要在Mbed TLS配置文件中定义HAS_SHA_DRIVER。相应的示例工程目录为SDK_Folder\projects\peripheral\crypto\crypto_sha。

4.2.1 宏定义相关

使用Mbed TLS算法库的SHA算法需要开启下列控制宏定义。

表4-2 SHA功能宏定义
宏定义说明
MBEDTLS_MD_C 启用通用消息摘要层
MBEDTLS_SHA256_C 启用SHA-224和SHA-256加密哈希算法
HAS_SHA_DRIVER 开启SHA硬件加速

4.2.2 API相关

4.2.2.1 HASH算法

1. 初始化md结构体

void mbedtls_md_init( mbedtls_md_context_t *ctx );

2. 获取SHA模式info

const mbedtls_md_info_t *mbedtls_md_info_from_type( mbedtls_md_type_t md_type );

选择MBEDTLS_MD_SHA256以进行SHA-256计算。

3. 设置SHA模式

int mbedtls_md_setup( mbedtls_md_context_t *ctx, const mbedtls_md_info_t *md_info, int hmac );

hmac入参为0以进行SHA-256计算。

4. 启动SHA计算

int mbedtls_md_starts( mbedtls_md_context_t *ctx );

5. 更新输入数据

int mbedtls_md_update( mbedtls_md_context_t *ctx, const unsigned char *input, size_t ilen );

输入数据没有长度要求限制，可以一次性输入所有数据进行SHA计算，也可以通过分组的方式输入数据进行SHA计算。

6. 完成SHA计算

int mbedtls_md_finish( mbedtls_md_context_t *ctx, unsigned char *output );

7. 释放md结构体

void mbedtls_md_free( mbedtls_md_context_t *ctx );

由于md结构体初始化时存在申请堆空间的行为，故计算完成后需及时释放md结构体，防止堆栈溢出。

8. 完整SHA计算接口

int mbedtls_md( const mbedtls_md_info_t *md_info, const unsigned char *input, size_t ilen,
unsigned char *output );

此接口只需获取SHA模式info即可完成SHA计算。

4.2.2.2 HMAC算法

1. 初始化md结构体

void mbedtls_md_init( mbedtls_md_context_t *ctx );

2. 获取SHA模式info

const mbedtls_md_info_t *mbedtls_md_info_from_type( mbedtls_md_type_t md_type );

选择MBEDTLS_MD_SHA256以进行HMAC-SHA-256计算。

3. 设置HMAC模式

int mbedtls_md_setup( mbedtls_md_context_t *ctx, const mbedtls_md_info_t *md_info, int hmac );

hmac入参为1以进行HMAC-SHA-256计算。

4. 设置密钥

int mbedtls_md_hmac_starts( mbedtls_md_context_t *ctx, const unsigned char *key, size_t keylen );

硬件加速HMAC密钥仅支持32Bytes。

5. 更新输入数据

int mbedtls_md_hmac_update( mbedtls_md_context_t *ctx, const unsigned char *input, size_t ilen );

输入数据没有长度要求限制，可以一次性输入所有数据进行HMAC计算，也可以通过分组的方式输入数据进行HMAC计算。

6. 完成HMAC计算

int mbedtls_md_hmac_finish( mbedtls_md_context_t *ctx, unsigned char *output);

7. 释放md结构体

void mbedtls_md_free( mbedtls_md_context_t *ctx );

由于md结构体初始化时存在申请堆空间的行为，故计算完成后需及时释放md结构体，防止堆栈溢出。

8. 完整HMAC计算接口

int mbedtls_md_hmac( const mbedtls_md_info_t *md_info, const unsigned char *key, size_t keylen,
const unsigned char *input, size_t ilen,
unsigned char *output );

此接口只需获取SHA模式info即可完成HMAC计算。

4.3 RSA硬件加速

RSA硬件加速支持RSASSA-PKCS1-v1_5（Up to 2048-bit）和RSASSA-PSS（Up to 2048-bit）算法。

使用RSA硬件加速需要在MbedTLS配置文件中定义HAS_RSA_DRIVER。相应的示例工程目录为SDK_Folder\projects\peripheral\crypto\crypto_rsa。

4.3.1 宏定义相关

使用Mbed TLS算法库的RSA算法需要开启下列控制宏定义。

表4-3 RSA功能宏定义
宏定义说明
MBEDTLS_PK_C 启用通用公共（非对称）密钥层
MBEDTLS_GENPRIME 启用素数生成代码
MBEDTLS_OID_C 启用OID数据库
MBEDTLS_RSA_C 启用RSA公钥密码系统
MBEDTLS_PKCS1_V15 启用对PKCS#1 v1.5编码的支持
MBEDTLS_PKCS1_V21 启用对PKCS#1 v2.1编码的支持
HAS_RSA_DRIVER 开启RSA硬件加速

4.3.2 API相关

1. 初始化pk结构体

void mbedtls_pk_init( mbedtls_pk_context *ctx );

2. 获取pk模式info

const mbedtls_pk_info_t *mbedtls_pk_info_from_type( mbedtls_pk_type_t pk_type );

选择MBEDTLS_PK_RSA以进行RSA算法计算。

3. 设置pk模式

int mbedtls_pk_setup( mbedtls_pk_context *ctx, const mbedtls_pk_info_t *info );

4. 设置RSA参数

void mbedtls_rsa_init( mbedtls_rsa_context *ctx, int padding, int hash_id );

padding模式选择MBEDTLS_RSA_PKCS_V15以进行RSASSA-PKCS1-v1_5数字签名计算，hash_id为MBEDTLS_MD_NONE。

padding模式选择MBEDTLS_RSA_PKCS_V21以进行RSASSA-PSS数字签名计算，hash_id为MBEDTLS_MD_SHA256。

5. 设置RSA公私钥对

int mbedtls_rsa_import( mbedtls_rsa_context *ctx,
const mbedtls_mpi *N,
const mbedtls_mpi *P, const mbedtls_mpi *Q,
const mbedtls_mpi *D, const mbedtls_mpi *E );
int mbedtls_rsa_complete( mbedtls_rsa_context *ctx );

其中D和N为私钥，E和N为公钥。若只进行加签可只输入私钥，若只进行验签可只输入公钥。mbedtls_rsa_import 接口会根据输入的公私钥对来判断RSA的计算长度。硬件加速支持1024-bit至2048-bit的RSA计算。mbedtls_rsa_complete用于完善内部公私钥对计算。

开发者也可以调用下列函数主动生成公私钥对。同样需要注意，硬件加速支持1024-bit至2048-bit的RSA计算。

int mbedtls_rsa_gen_key( mbedtls_rsa_context *ctx,
int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
void *p_rng,
unsigned int nbits, int exponent );

6. 数字签名加签

int mbedtls_pk_sign( mbedtls_pk_context *ctx, mbedtls_md_type_t md_alg,
const unsigned char *hash, size_t hash_len,
unsigned char *sig, size_t *sig_len,
int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t), void *p_rng );

由于先前已经设置了hash_id，所以md_alg为MBEDTLS_MD_NONE即可。值得注意的是，RSA硬件加速仅针对消息摘要进行加签，故待加签数据应为SHA-256格式的消息摘要。若想对不定长的数据进行加签，可以先使用SHA-256算法计算出不定长数据的摘要，然后使用该摘要进行加签。

7. 数字签名验签

int mbedtls_pk_verify( mbedtls_pk_context *ctx, mbedtls_md_type_t md_alg,
const unsigned char *hash, size_t hash_len,
const unsigned char *sig, size_t sig_len );

由于先前已经设置了hash_id，所以md_alg为MBEDTLS_MD_NONE即可。值得注意的是，RSA硬件加速仅针对消息摘要进行验签，故待验签数据应为SHA-256格式的消息摘要。若想对不定长的数据进行验签，可以先使用SHA-256算法计算出不定长数据的摘要，然后使用该摘要进行验签。

8. 释放pk结构体

void mbedtls_pk_free( mbedtls_pk_context *ctx );

由于pk结构体初始化时存在申请堆空间的行为，故计算完成后需及时释放pk结构体，防止堆栈溢出。

4.4 ECC硬件加速

ECC硬件加速支持ECDH-SECP256R1/SECP256K1和ECDSA-SECP256R1/SECP256K1算法。

使用ECC硬件加速需要在MbedTLS配置文件中定义HAS_ECC_DRIVER。相应的示例工程目录为SDK_Folder\projects\peripheral\crypto\crypto_ecc。

4.4.1 宏定义相关

使用MbedTLS算法库的ECC算法需要开启下列控制宏定义。

表4-4 ECC功能宏定义
宏定义说明
MBEDTLS_ECP_C 在GF(p)库上启用椭圆曲线
MBEDTLS_ECP_NIST_OPTIM NIST曲线优化
MBEDTLS_ECP_DP_SECP256R1_ENABLED 启用椭圆曲线内的SECP256R1曲线
MBEDTLS_ECP_DP_SECP256K1_ENABLED 启用椭圆曲线内的SECP256K1曲线
MBEDTLS_ECDH_C 启用椭圆曲线Diffie-Hellman库
MBEDTLS_ECDSA_C 启用椭圆曲线DSA库
HAS_ECC_DRIVER 开启ECC硬件加速

4.4.2 API相关

4.4.2.1 ECDH算法

1. 初始化ecp_group结构体

void mbedtls_ecp_group_init( mbedtls_ecp_group *grp );

2. 初始化ecp_point结构体

void mbedtls_ecp_point_init( mbedtls_ecp_point *pt );

3. 设置椭圆曲线

int mbedtls_ecp_group_load( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_group_id id );

ECC硬件加速支持SECP256R1/SECP256K1曲线，通过设置MBEDTLS_ECP_DP_SECP256R1/ MBEDTLS_ECP_DP_SECP256K1可以进行SECP256R1/SECP256K1曲线相关的计算。

4. 生成ECDH公私钥对

int mbedtls_ecdh_gen_public( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_mpi *d, mbedtls_ecp_point *Q,
int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
void *p_rng );

5. 计算ECDH共享密钥

int mbedtls_ecdh_compute_shared( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_mpi *z,
const mbedtls_ecp_point *Q, const mbedtls_mpi *d,
int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
void *p_rng );

6. 释放ecp_group结构体

void mbedtls_ecp_group_free( mbedtls_ecp_group *grp );

由于ecp_group结构体初始化时存在申请堆空间的行为，故计算完成后需及时释放ecp_group结构体，防止堆栈溢出。

4.4.2.2 ECDSA算法

1. 初始化ecdsa结构体

void mbedtls_ecdsa_init( mbedtls_ecdsa_context *ctx );

2. 设置椭圆曲线

int mbedtls_ecp_group_load( mbedtls_ecp_group *grp, mbedtls_ecp_group_id id );

ECC硬件加速支持SECP256R1/SECP256K1曲线，通过设置MBEDTLS_ECP_DP_SECP256R1/ MBEDTLS_ECP_DP_SECP256K1可以进行SECP256R1/SECP256K1曲线相关的计算。

3. 设置公私钥对

int mbedtls_mpi_read_binary( mbedtls_mpi *X, const unsigned char *buf, size_t buflen );
int mbedtls_ecp_point_read_binary( const mbedtls_ecp_group *grp,
mbedtls_ecp_point *P,
const unsigned char *buf, size_t ilen );

ECDSA私钥可通过mbedtls_mpi_read_binary导入，ECDSA公钥可通过mbedtls_ecp_point_read_binary导入。

4. 数字签名加签

int mbedtls_ecdsa_write_signature( mbedtls_ecdsa_context *ctx,
mbedtls_md_type_t md_alg,
const unsigned char *hash, size_t hlen,
unsigned char *sig, size_t *slen,
int (*f_rng)(void *, unsigned char *, size_t),
void *p_rng );

ECC硬件加速要求待加签数据应为SHA-256格式的消息摘要。若想对不定长的数据进行加签，可以先使用SHA-256算法计算出不定长数据的摘要，然后使用该摘要进行加签。由于待加签数据为摘要，故md_alg选择MBEDTLS_MD_NONE。

此函数计算 ECDSA 签名并将其写入缓冲区，按照 RFC-4492：Elliptic Curve Cryptography (ECC) Cipher Suites for Transport Layer Security (TLS) 中的定义进行序列化，输出格式为ASN.1编码格式。
Tag Len Tag Len R Tag Len S
30 X 02 X X 02 X X

5. 数字签名验签

int mbedtls_ecdsa_read_signature( mbedtls_ecdsa_context *ctx,
const unsigned char *hash, size_t hlen,
const unsigned char *sig, size_t slen );

ECC硬件加速要求待验签数据应为SHA-256格式的消息摘要。若想对不定长的数据进行验签，可以先使用SHA-256算法计算出不定长数据的摘要，然后使用该摘要进行验签。签名需要遵从ASN.1编码格式。

6. 释放ecdsa结构体

void mbedtls_ecdsa_free( mbedtls_ecdsa_context *ctx );

由于ecdsa结构体初始化时存在申请堆空间的行为，故计算完成后需及时释放ecdsa结构体，防止堆栈溢出。

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