20175221-20175225-20175226 信息安全系统实验二《固件程序设计》实验报告

实验小组成员：20175221 曾祥杰 20175225 张元瑞 20175226 王鹏雲

任务一【固件程序设计-1-MDK】

任务详情

注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码 


•1． 三人一组 


•2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.1-1.5安装MDK，JLink驱动，注意，要用系统管理员身分运行uVision4，破解MDK（破解程序中target一定选ARM） 


•3． 提交破解程序中产生LIC的截图 


•4． 提交破解成功的截图

实验步骤
在exp2\软件资料\MDK4.74找到mdk474.exe文件，点击并安装
安装Ulink驱动
以管理员身份运行Keil uVision4
File->License Management…，在弹出的窗口中复制CID；
在exp2\软件资料\keil-MDK注册机\keil mdk474注册机找到“KEIL MDK4.74crack.exe”，运行Keil-MDK注册机。将CID粘贴，“TARGET”选择“ARM”，然后点击Generate，生成LIC；
将LIC复制并粘贴到License Management窗口中的“New License ID Code（LID）”一栏中，最后“ADD LIC”。
任务二【固件程序设计-2-LED】

•任务详情


•注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码 


•1． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图 


•2． 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.9”完成LED实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图 


•3． 实验报告中分析代码

实验步骤
在“exp2\软件资料\MDK-ARM-SC000库支持”中运行MDK-ARM_AddOn_SC000_Support.exe文件，安装路径选择Keil 4文件夹；
在 keil MDKkeil 工程选择 SC000库：用管理员身份打开uVision4
Project->New uVision Project，并新建一个文件夹作为保存路径；
在芯片库选择Generic SC000 Device Database ；
点开 ARM 结构目录，选择 SC000；
编译.“exp2\LED闪烁”下的Z32.uvproj
用USB连接电脑和试验箱，并打开“exp2\软件资料\Z32下载调试工具”目录下的NZDloadTool.exe；
按住Reboot的同时两次开关试验箱左上角部分的电源开关；
左侧显示“设备已连接”后，下载LED项目编辑后生成的Z32HUA.bin，目录是“exp2\LED闪烁\bin”；
下载成功后关闭-打开电源

代码分析

1) 系统初始化

SystemInit ();

2)通过返回 boot 条件，判断程序是否进行下载

 if(0 == GPIO_GetVal(0))
{
    BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
}

3) 将GPIO0设置为上拉输出

GPIO_PuPdSel(0,0); 
GPIO_InOutSet(0,0);

4) 设置LED 灯闪烁间隔

while(1) 
{
delay(100);
GPIO_SetVal(0,0); // 输出低电平，点亮 LEDLED
delay(100);
GPIO_SetVal(0,1); // 输出高电平，熄灭 LEDLED
}

任务三【固件程序设计-3-UART】
要求：

0．  注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
1．  参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
2．  参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.0”完成UART发送与中断接收实验，注意“打开Z32的电源开关前，按住Reboot按键不放，两次打开电源开关，Z32即可被电脑识别，进行下载调试。提交运行结果截图
3．  实验报告中分析代码

任务四【固件程序设计-4-国密算法】

要求：

0．  网上搜集国密算法标准SM1,SM2,SM3,SM4
1．  网上找一下相应的代码和标准测试代码，在Ubuntu中分别用gcc和gcc-arm编译
2．  四个算法的用途？
3．  《密码学》课程中分别有哪些对应的算法？
4．  提交2，3两个问题的答案
5．  提交在Ubuntu中运行国密算法测试程序的截图

算法的用途：
用于实现商用密码算法的加密、解密和认证。比如：企业门禁管理、敏感信息的传输加解密，数字签名等。
对应的算法
国密算法对应的密码学算法
SM1 未公布
SM2 ECC
SM3 MD5
SM4 DES
任务五【固件程序设计-5-SM1】

编译“exp2\SM1”中的Z32HUA.uvproj，并将生成的bin文件下载到实验箱；
使用串口线将电脑与Z32部分连接；
打开“exp2\软件资料\串口调试助手”中的“sscom42.exe”完成相关设定，关闭-打开实验箱Z32部分的电源开关；
按照电子屏的提示插入IC卡；
按A校验密码，成功后按1加密，可以看到明文，密钥，密文；
按A读取IC卡中的密文和密钥，读取成功后，按1选择用正确密钥加密
按A返回，再经过相同的过程，选择用错误密钥解密，最终可看到经过错误密钥解密的错误明文。

代码分析

1) 初始化 IC卡，检测IC卡插入端口；

GPIO_Config(6);     
    GPIO_PuPdSel(6,0);  
    GPIO_InOutSet(6,1);

2) 串口初始化；

 UART_Init();

3) LCD灯初始化；

 lcd_init();

4) 矩阵键盘初始化；

 KEY_Init();

5) 液晶屏第一行显示“ SLE4428 实验！”

lcd_pos(0,0);
    lcd_string("SLE4428 实验！");

程序A：

6) 第二行显示“请插入 IC 卡”等待片插入；

lcd_pos(1,0);
        lcd_string("请插入IC卡");
        delay(1000);
        if(GPIO_GetVal(6)==0) break;

7)若SLE4428 IC卡正确插入，第二行显示“已插入SLE4428 ”；卡片插入错误则第二行显示“卡不正确 ”；

if(SLE4428_InitAndRST(2)!=0xFFFFFFFF)  
    {
        lcd_pos(1,0);
        lcd_string("已插入SLE4428");
    }
    else
    {
        lcd_pos(1,0);
        lcd_string("卡不正确    ");
        SLE4428_Deactivation(); 
        delay(1000);
        goto A; 
    }

8) IC卡正确插入，则显示“用户代码为： XXXXXXXXXX ，等待按下键盘“ A”键；

lcd_pos(2,0);
    lcd_string("用户代码为：");

    SLE4428_ReadData(0x15,UserCode,6); 
    lcd_pos(3,0);
    for(UINT8 i=0;i<6;i++)
        lcd_Hex(UserCode[i]) ;

    while(KEY_ReadValue()!='A'); 
    lcd_wcmd(0x01);

9) 按下“A”键，第一行显示“按-A键校验密码”，第二行显示“校验0xFF,0xFF ”，等待“A”键按下。

lcd_pos(0,0);
    lcd_string("按-A键校验密码");
    lcd_pos(1,0);
    lcd_string("校验0xFF,0xFF");

    while(KEY_ReadValue()!='A');

10) 按下“A”键，若密码正确第三行显示“校验成功”，否则显示“校验失败”。第四行显示剩余机会：X次，等待“A”键按下：

lcd_pos(2,0);
    if(SLE4428_PassWord(0xFF,0xFF)==1)    
        lcd_string("校验成功！");
    else
        {lcd_string("校验失败！"); return 0;}

    lcd_pos(3,0);
    
    switch(SLE4428_ReadByte(0x03fd))  
    {
        case 0xff: lcd_string("剩余机会  8次");break;
        case 0x7f: lcd_string("剩余机会  7次");break;
        case 0x3f: lcd_string("剩余机会  6次");break;
        case 0x1f: lcd_string("剩余机会  5次");break;
        case 0x0f: lcd_string("剩余机会  4次");break;
        case 0x07: lcd_string("剩余机会  3次");break;
        case 0x03: lcd_string("剩余机会  2次");break;
        case 0x01: lcd_string("剩余机会  1次");break;
        case 0x00: lcd_string("剩余机会  0次");break;
        default: break;
    }
    
    while(KEY_ReadValue()!='A');

B段程序：

11) 按下“A”键，第一、二、三行分别显示“加密解密实验”，“ 1. 加密”，“ 2. 解密”三个选项。等待按键1或2按下：如果“1”按下，跳转至加密程序段，如果“2”按下，跳转至解密程序段；

lcd_wcmd(0x01);
    lcd_pos(0,0);
    lcd_string("加密解密实验");
    lcd_pos(1,0);
    lcd_string("1.加密");
    lcd_pos(2,0);
    lcd_string("2.解密");

    do
    {
        C=KEY_ReadValue();
    }
    while(C!='1'&&C!='2'); 
    lcd_wcmd(0x01);
    if(C=='1')  goto jiami;
    else if(C=='2') goto jiemi;
    else ;

加密程序段：

12) 第一行显示“ 查看串口调试助手”，第二行显示“A键确认加密”，串口发送字符“将加密以下数据：”，并将加密前的数据发送至PC机，换行。串口继续发送“加密密钥：”，并将加密密钥数组发送至PC机，等待“A”键按下；

lcd_pos(0,0);
    lcd_string("查看串口调试助手");
    lcd_pos(1,0);
    lcd_string("A 键确认加密");
    UART_SendString("将加密以下数据:\r\n");
    for(UINT8 i=0;i<16;i++)
    {
        UART_SendHex(jiamiqian[i]);
    }
    UART_SendString("\r\n");
    UART_SendString("加密密钥:\r\n");
    for(UINT8 i=0;i<16;i++)
    {
        UART_SendHex(jiamimiyue[i]);
    }
    UART_SendString("\r\n");
    while(KEY_ReadValue()!='A');

13) SM1 初始化；

 SM1_Init(jiamimiyue);

14) 开始 SM1 加密；

 SM1_Crypto(jiamiqian, 16, 0, 0, 0,jiamihou);

15) 关闭 SM1 加密；

 SM1_Close();

16) 串口发送“加密后的数据：”，并将加密后的数据发送至PC机，换行。第三行显示“ 加密完成”，第四行显示“A键存入IC卡”。当“A”键按下后，向 SLE4428 IC卡发送加密后的数据，串口发送“已将数据写入IC卡”。

UART_SendString("加密后的数据:\r\n");
    for(UINT8 i=0;i<16;i++)
    {
        UART_SendHex(jiamihou[i]);
    }
    UART_SendString("\r\n");
    lcd_pos(2,0);
    lcd_string("加密完成");
    lcd_pos(3,0);
    lcd_string("A键存入IC卡");
    while(KEY_ReadValue()!='A'); 
    for(UINT8 i=0;i<16;i++)
    {
        SLE4428_Write_Byte(0x20+i,jiamihou[i]);
    }
    UART_SendString("已将数据写入IC卡。\r\n");
    UART_SendString("\r\n");
    goto B;

解密：

17) 初始化 SM1 ；

 SM1_Init(jiemimiyue);

18) SM1 解密；

SM1_Crypto(jiemiqian, 16, 1, 0, 0,jiemihou);

19) 关闭 SM1 ；

 SM1_Close();

20) 第二行“ 解密完成”，第三行“ A键返回”，串口显示 “解密后的数据为：”，按下“A”键，跳转至B段程序。

lcd_pos(1,0);
    lcd_string("解密完成");
    lcd_pos(2,0);
    lcd_string("A键返回");
    UART_SendString("解密后的数据为：\r\n");
    for(UINT8 i=0;i<16;i++)
    {
        UART_SendHex(jiemihou[i]);
    }
    UART_SendString("\r\n");
    UART_SendString("\r\n");
    while(KEY_ReadValue()!='A'); 

    goto B;

实验中的问题及解决过程

问题1：gcc编译国密时报错
问题1解决方法：
gcc编译时提示错误：openssl/*.h：没有那个文件或目录
用sudo gcc *.c -o sm2test -lssl -lcrypto加上库。
再次使用该命令发现依然出现相同情况，搜索发现原因是ubuntu下缺少了部分组件，输入命令sudo apt-get install libssl-dev
arm-gcc编译时报错
项目依赖:libcypto和libssl，但是这都是用基于linux编译的，不能再arm-gcc上用，所以需要重新编译