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】
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任务详情
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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”。
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任务二【固件程序设计-2-LED】
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•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
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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】
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要求：
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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
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任务四【固件程序设计-4-国密算法】
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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。
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对应的算法
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国密算法 对应的密码学算法 SM1 未公布 SM2 ECC SM3 MD5 SM4 DES 
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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；
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按A校验密码，成功后按1加密，可以看到明文，密钥，密文；
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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。
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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