Exp2_固件程序设计 20165226_20165310_20165315

• Exp2_1 MDK

  • 实验内容

  1. 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
  2. 两人（个别三人）一组
  3. 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）
  4. 提交破解程序中产生LIC的截图
  5. 提交破解成功的截图

  • 实验截图

    1、安装MDK

    

    2、安装Jlink

    

    3、进行破解

    

    

    

• Exp2_2 LED

  • 实验内容

    1. 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
    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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
    3. 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
    4. 实验报告中分析代码

  • 实验目的

    1、学习GPIO原理

    2、掌握Z32安全模块驱动LED的工程原理

    3、学习GPIO原理，阅读《ARM cortex-m0权威手册》，参考Z32HUA_DEMO工程函数库，通过设置GPIO0来控制核心板上L2灯的亮灭。

  • 程序分析

    主函数代码的执行过程为：
    1) 系统初始化，中断设置使能所有；
    2) 判断按键，返回 boot 条件，确认是否进行程序下载；
    3) 设置 GPIO0 状态为上拉输出；
    4) 进入循环程序， LED 灯间隔 100ms 闪烁。

  • 程序代码

    int main(void)
    {//系统中断向量设置，使能所有中断
    SystemInit ();
    //返回boot条件if(0 == GPIO_GetVal(0))
    {BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
    }
    GPIO_PuPdSel(0,0); //设置 GPIO0 为上拉
    GPIO_InOutSet(0,0); //设置 GPIO0为输出
    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
    }
    }
    //延时函数，当系统时钟为内部OSC时钟时，延时1ms
    void delay(int ms)
    {int i;
    while(ms--)
    {for(i=0;i<950;i++)
    }
    }

  • 运行截图

    1、设备连接

    

    2、实验箱LED闪烁

    

    

• Exp2_3 UART

  • 实验内容

    1. 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
    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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
    3. 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
    4. 实验报告中分析代码

  • 实验目的

    1、学习串口通信原理

    2、掌握 SP3232 芯片的使用方法

    3、掌握 Z32 的串行口工作原理

  • 程序步骤

    1. 打开“exp2\UART发送与中断接收”目录下的Z32HUA.uvproj工程文件。 编译工程，产生后缀名为.bin 的可执行代码。
    2. 下载程序 将实验箱接入电源，用 USB 公对公线将实验箱的 USB 接口连接到电脑的 USB 接口上，在电脑上找到“exp2\软件资料\串口调试助手”目录,打开“sscom42.exe”,即串口助手。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。当左边框出现“1 设备已连接”，设备选择中显示芯片型号，打开“exp2/UART 发送与中断接收\bin\Z32HUA.bin”，点击下载。左边状态提示框更新显示“程序下载成功！”
    3. 用 9 针串口线将 Z32 模块的串口与电脑 USB 接口连接。 在电脑上打开串口助手，选择对应的串口号，设置波特率为 115200， 偶校验（Even），选中“发送新行”，然后打开串口。如果串口号未知的情况下，可以查看串口连接线所占用的 PC 端口。方法如 下（以 Windows 7 系统为例）：控制面板——设备管理器——端口，查看该 串口线所占用的PC端口。
    4. 关闭 Z32 电源开关，再打开，程序自动运行，可以在串口调试助手看到如下 实验现象：显示“A Welcome to Z32HUA! 1234567890 0xAA”，证明 PC 机 串口已经接收到 Z32 串口发送来的信息。
    5. 在串口调试助手的字符串输入框输入字符串“abcdefgh”，然后点击发 送按钮。 这时，可以看到串口调试助手接收到发送输入的字符串“abcdefgh”， 并显示在串口助手上。

  • 实验截图

    

• Exp2_4 国密算法

  • 实验内容

    1. 网上搜集国密算法标准SM1,SM2,SM3,SM4
    2. 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
    3. 四个算法的用途？
    4. 《密码学》课程中分别有哪些对应的算法？
    5. 提交2，3两个问题的答案
    6. 提交在Ubuntu中运行国密算法测试程序的截图

  • 算法简介

    （一）、算法用途

    1、SM1对称分组算法
    用途：芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域（包括国家政务通、警务通等重要领域）。
    密码学对应算法：DES，AES
    2、SM2椭圆曲线公钥密码算法
    用途：密钥管理，数字签名，电子商务，PKI，信息及身份认证等信息安全应用领域
    密码学对应算法：ECC椭圆曲线算法
    3、SM3杂凑算法
    用途：商用密码应用中的数字签名和验证，消息认证码的生成与验证以及随机数的生成。
    密码学对应算法：SHA-1，SHA-3，MD5
    4、SM4对称分组算法

    ​ 用途：无线局域网产品。

    （二）、密码学对应算法

    ​ 密码学对应算法：DES，AES

  • 运行结果

    

• Exp2_5 SM1

  • 实验内容

    1. 注意不经老师允许不准烧写自己修改的代码
    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，1.4” KEIL-MDK 中添加 Z32 SC-000 芯片库，提交安装截图
    3. 参考云班课资源中“信息安全系统实验箱指导书.pdf “第一章，1.16”完成SM1加密实验，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
    4. 实验报告中分析代码

  • 实验目的

    1、学习 SM1 加解密算法原理

    2、掌握 SM1 加、解密算法用法

  • 程序代码

    UINT8
    jiamiqian[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x
    04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,0x
    0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F};
    UINT8
    jiamimiyue[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0
    x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,
    0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F};
    UINT8
    jiamihou[16];
    UINT8
    jiemiqian[16],jiemimiyue[16],jiemihou
    [16];
    UINT8
    cuowumiyue[16]={0x00,0x00,0x00,0x00,0
    x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
    ,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
    UINT8
    UserCode[5];
    UINT8 C;
    int main(void)
    {
    /*********************此段代码勿动***
    ********************/
    //系统中断向量设置，使能所有中断
    SystemInit ();
    // 返回 boot 条件
    if(0 == GPIO_GetVal(0))
    {
    BtApiBack(0x55555555, 0xAAAAAAAA);
    }
    /*********************此段代码勿动***********************/
    /*初始化 IC 卡插入检测 IO 口 GPIO6*/
    GPIO_Config(6);
    PIO_PuPdSel(6,0); //上拉
    GPIO_InOutSet(6,1); //输入      UART_Init();  lcd_init();  KEY_Init();  lcd_pos(0,0);//定位第一行  lcd_string("SLE4428 实验！");  A: while(1){
    lcd_pos(1,0);//定位第二行
    lcd_string("请插入 IC 卡.  ");
    delay(1000); if(GPIO_GetVal(6)==0) break;      lcd_pos(1,0);//定位第二行   lcd_string("请插入 IC 卡.. ");   delay(1000);   if(GPIO_GetVal(6)==0) break;      lcd_pos(1,0);//定位第二行   lcd_string("请插入 IC 卡...");   delay(1000);   if(GPIO_GetVal(6)==0) break;
    }  if(SLE4428_InitAndRST(2)!=0xFFFFFFFF)  //收到 ATR  {   lcd_pos(1,0);//定位第二行   lcd_string("已插入 SLE4428");  }  else  {   lcd_pos(1,0);//定位第二行   lcd_string("卡不正确     ");   SLE4428_Deactivation(); //下电，去激活   delay(1000);   goto A;   }  lcd_pos(2,0);//定位第三行  lcd_string("用户代码为：");  SLE4428_ReadData(0x15,UserCode,6); //读取用户代码  lcd_pos(3,0);//定位第四行  for(UINT8 i=0;i<6;i++) lcd_Hex(UserCode[i]) ;  while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下  lcd_wcmd(0x01);//清屏    lcd_pos(0,0);//定位第一行  lcd_string("按-A 键校验密码");  lcd_pos(1,0);//定位第二行  lcd_string("校验 0xFF,0xFF");  while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下  lcd_pos(2,0);//定位第三行  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);//定位第四行    switch(SLE4428_ReadByte(0x03fd))   //查看剩余密码验证机会 {   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'); //等待 A 键按下 B: lcd_wcmd(0x01);//清屏  lcd_pos(0,0);//定位第一行  lcd_string("加密解密实验");  lcd_pos(1,0);//定位第二行  lcd_string("1.加密");  lcd_pos(2,0);//定位第三行  lcd_string("2.解密");  do{   C=KEY_ReadValue();  }  while(C!='1'&&C!='2'); //等待 1 或 2 键按下  lcd_wcmd(0x01);//清屏  if(C=='1') goto jiami;  else if(C=='2') goto jiemi;  else ;
    jiami:
    lcd_pos(0,0);//定位第一行
    lcd_string("观看串口调试助手");
    lcd_pos(1,0);//定位第二行
    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'); //等待 A 键按下  SM1_Init(jiamimiyue);   //SM1 初始化SM1_Crypto(jiamiqian, 16, 0, 0,  0,jiamihou); //进行加密  SM1_Close(); //关闭安全模块  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);//定位第三行  lcd_string("加密完成");  lcd_pos(3,0);//定位第四行  lcd_string("A 键存入 IC 卡");  while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下  for(UINT8 i=0;i<16;i++)  {   SLE4428_Write_Byte(0x20+i,jiamihou[i]); //设置IC卡 0x20地址为存储 加密数据的地址  }  UART_SendString("已将数据写入 IC 卡。\r\n");  UART_SendString("\r\n");  goto B;
    jiemi:
    lcd_pos(0,0);//定位第一行
    lcd_string("观看串口调试助手");
    lcd_pos(1,0);//定位第二行 lcd_string(" A 键读取 IC 卡数据");  while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下  SLE4428_ReadData(0x20,jiemiqian,16);UART_SendString("读取的数据为：\r\n");  for(UINT8 i=0;i<16;i++)  {  UART_SendHex(jiemiqian[i]);  }  UART_SendString("\r\n");  lcd_wcmd(0x01);//清屏  lcd_pos(0,0);//定位第一行  lcd_string("读取成功");  lcd_pos(1,0);//定位第二行  lcd_string("选择密钥解密：");  lcd_pos(2,0);//定位第三行  lcd_string("1.正确密钥");  lcd_pos(3,0);//定位第四行  lcd_string("2.错误密钥");   do{   C=KEY_ReadValue();  } while(C!='1'&&C!='2'); //等待 1 或 2 键按下  lcd_wcmd(0x01);//清屏 if(C=='1')   { for(UINT8 i=0;i<16;i++)   jiemimiyue[i] = jiamimiyue[i];   }  else if(C=='2')  {  for(UINT8 i=0;i<16;i++) jiemimiyue[i] = cuowumiyue[i];  }  else ;  UART_SendString("将使用以下密钥进行解密：\r\n");  for(UINT8 i=0;i<16;i++) {  UART_SendHex(jiemimiyue[i]);  }  UART_SendString("\r\n");  lcd_pos(0,0);//定位第一行  lcd_string("A 键确认解密");  while(KEY_ReadValue()!='A'); //等待 A 键按下  SM1_Init(jiemimiyue);   //SM1 初始化  SM1_Crypto(jiemiqian, 16, 1, 0, 0,jiemihou); //进行解密  SM1_Close(); //关闭安全模块  lcd_pos(1,0);//定位第二行  lcd_string("解密完成");  lcd_pos(2,0);//定位第三行  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');//等待 A 键按下  goto B;   SLE4428_Deactivation(); //下电，去激活,实验结束   while(1) { }
    }
    //延时函数，当系统时钟为内部 OSC 时钟时，延时 1ms
    void delay(int ms)
    {
    int i;
    while(ms--)
    {
    for(i=0;i<950;i++) ;
    }
    } 

  • 实验步骤

    1. 用 9 针串口线将 Z32 模块的串口与电脑 USB 接口连接。

       首先在电脑上打开串口助手，选择对应的串口号，设置波特率为 115200， 偶校验（Even），然后打开串口。

    2. 关闭 Z32 电源开关，再打开，程序自动运行，此时可以看到实验现象：显示屏显示“SLE4428 实验！请插入 IC 卡”。

    3. 插入 SLE4428 IC 卡，显示屏第三行显示：“用户代码为：”，第四行显示用户 代码“D27600000400”。 如果插入错误的卡片，则显示屏第二行显示：“卡不正确”。

       若插入了正确的卡片，显示出用户代码，再按下矩阵键盘的“A”键，屏幕 第一行显示提示“按-A 键校验密码”并在第二行显示两个字节的校验密码 “校验 0xFF，0xFF”。

    4. 按下矩阵键盘的“A”键，屏幕第三行显示“校验成功”，第四行显示校验 剩余机会“剩余机会：8 次”。

    5. 再按下矩阵键盘的“A”键，则屏幕第一行显示“加密解密实验”，第二、 三行分别显示选项“1.加密”，“2.解密”。 首先进行加密实验。按“1”键选择加密，屏幕第一行显示“观看串口调试 助手”，第二行显示“A 键确认加密”。此时，串口调试助手显示原始数据和 加密密钥。

    6. 按下“A”键确认加密后，屏幕第三行显示“加密完成”，第四行显示提示 “A 键存入 IC 卡”。串口调试助手显示加密后的数据。

       按“A”键，将加密数据存入 IC 卡，此时串口显示“已将数据写入 IC 卡”。 屏幕回到加密解密实验选择菜单。

    7. 下面进行解密实验。按“2”键选择解密实验后屏幕显示“观看串口调试助手 A 键读取 IC 卡数据”。

    8. 按“A”键后，此时屏幕显示“读取成功 选择密钥解密：1.正确密钥 2.错 误密钥”。串口显示“读取的数据：为：0x7E 0xDC 0xA3 0x7B 0xBA 0x53 0x84 0xAC 0x0B 0x75 0x50 0x45 0x2E 0xEC 0x4F 0x4F”。

       按“ 1”键选择正确的密钥后，屏幕提示“A 键确认解密”，此时串口显示“将 使用以下密钥进行解密：0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F”。

       按“A” 键确认解密后，屏幕提示“解密完成 A 键返回”，此时串口显示 “解密后的数据为：0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F”。

    9. 按“A”键返回加/解密选择菜单。
       如果使用错误秘钥进行解密，解密后将不能得到原始数据，在加/解密选择
       菜单中按“2”进行解密实验，用错误的秘钥解密。屏幕提示“观看串口调试助手 A 键读取 IC 卡数据”。

    10. 按“A”键后，此时屏幕显示“读取成功 选择密钥解密：1.正确密钥 2.错 误密钥”。串口显示“读取的数据：为：0x7E 0xDC 0xA3 0x7B 0xBA 0x53 0x84 0xAC 0x0B 0x75 0x50 0x45 0x2E 0xEC 0x4F 0x4F”。

        按“ 2”键选择错误的密钥后，屏幕提示“A 键确认解密”，此时串口显示“将 使用以下密钥进行解密：0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00”。

        按“A” 键确认解密后，屏幕提示“解密完成 A 键返回”，此时串口显示 “解密后的数据为：0xB9 0x8C 0xB6 0x40 0xA2 0xD2 0x83 0xD0 0x64 0x6E 0x54 0x26 0x86 0x6D 0x5A 0xF5”。而正确的原始数据为：“0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E 0x0F”，所 以解密失败。

  • 运行截图

    

• Exp2_6 清理

  • 实验内容

    1. 只有用实验室机器的小组做
    2. 提交你们小组使用的计算机的编号照片
    3. 提交插好网线的照片
    4. 提交盖好后盖的照片

  • 实验截图

    

• 新学到的知识点

  • 如何利用uVision4破解MDK
  • 如何在 keil MDKkeil 工程选择 SC000库
  • 如何通过串口助手实现试验箱Z32和电脑之间的数据传输和通信
  • 如何下载程序到试验箱
  • 国密算法SM1、SM2、SM3、SM4
    1. SM1：对应密码学分组密码算法，用于芯片、智能IC卡、智能密码钥匙、加密卡、加密机等安全产品，广泛应用于电子政务、电子商务及国民经济的各个应用领域（包括国家政务通、警务通等重要领域）
    2. SM2:对应密码学ECC椭圆曲线算法，用于密钥管理，数字签名，电子商务，PKI，信息及身份认证等信息安全应用领域
    3. SM3:对应密码学SHA-1，SHA-3，MD5算法，用于商用密码应用中的数字签名和验证，消息认证码的生成与验证以及随机数的生成
    4. SM4:对应密码学DES、AES算法，用于无线局域网产品

• 遇到的问题与解决方案

  • 问题1：问题无法接受串口信息

    问题1解决方案：
    发现没有接usb的数据线，接上后再重新操作开关两次后成功自动显示串口信息

  • 问题2：无法接受字符串

    问题2解决方案：多次重新操作后成功