首页
/ ARMmbed/mbedtls项目中可中断的ECDH密钥协商接口设计解析

ARMmbed/mbedtls项目中可中断的ECDH密钥协商接口设计解析

2025-06-05 08:12:36作者:冯梦姬Eddie

在现代密码学应用中,椭圆曲线密钥交换(ECDH)是保障通信安全的核心机制之一。ARMmbed/mbedtls作为轻量级加密库,近期针对可中断操作场景下的ECDH密钥协商进行了接口优化设计,本文将深入剖析其技术实现与设计考量。


背景与需求

嵌入式设备常面临资源受限和实时性要求高的挑战,传统密钥协商过程中一旦启动就必须完成,无法响应更高优先级的系统事件。为此,mbedtls团队提出"可中断的临时ECDH"(Interruptible Ephemeral ECDH)机制,允许在密钥生成和协商过程中保存中间状态,以便后续恢复执行。


关键技术设计

1. 阶段性密钥对生成

通过PSA接口psa_key_derivation_key_agreement()的分阶段设计:

  • 初始化阶段设置算法类型和输出密钥属性
  • 分步执行时通过PSA_OPERATION_INCOMPLETE状态标记进度
  • 支持保存/恢复上下文状态(如椭圆曲线点计算中间值)
psa_status_t psa_key_agreement(
    psa_key_derivation_operation_t *operation,
    psa_key_id_t private_key,
    const uint8_t *peer_key,
    size_t peer_key_length,
    size_t *output_length);

2. 临时密钥管理

  • 引入PSA_KEY_TYPE_EPHEMERAL标志位
  • 自动清理机制确保中断后的密钥材料不会残留
  • 内存占用优化设计支持资源受限设备

3. 状态机控制

定义明确的状态转换规则:

[INIT] → [KEYGEN] → [AGREEMENT] → [COMPLETE]
           ↑_____________|
               (中断恢复)

实现优势

  1. 实时性提升:允许抢占式处理高优先级任务
  2. 资源效率:临时密钥的自动回收减少内存泄漏风险
  3. 安全保证:保持原有ECDH的前向安全性等密码学特性
  4. 兼容性:与现有PSA Crypto API无缝集成

典型应用场景

  • 物联网设备在低功耗模式下执行密钥协商
  • 实时操作系统中的高优先级任务插队处理
  • 需要定期执行看门狗检测的安全关键系统

开发者注意事项

  1. 必须检查PSA_OPERATION_INCOMPLETE返回值
  2. 上下文保存需使用安全存储区域
  3. 建议设置合理的最大重试次数
  4. 临时密钥生命周期应显式控制

该设计已通过ARMmbed/mbedtls的9410和9441两个PR实现,为嵌入式安全通信提供了更灵活的解决方案。

登录后查看全文
热门项目推荐

热门内容推荐

最新内容推荐

项目优选

收起
docsdocs
OpenHarmony documentation | OpenHarmony开发者文档
Dockerfile
143
1.92 K
kernelkernel
deepin linux kernel
C
22
6
nop-entropynop-entropy
Nop Platform 2.0是基于可逆计算理论实现的采用面向语言编程范式的新一代低代码开发平台,包含基于全新原理从零开始研发的GraphQL引擎、ORM引擎、工作流引擎、报表引擎、规则引擎、批处理引引擎等完整设计。nop-entropy是它的后端部分,采用java语言实现,可选择集成Spring框架或者Quarkus框架。中小企业可以免费商用
Java
8
0
ohos_react_nativeohos_react_native
React Native鸿蒙化仓库
C++
192
274
RuoYi-Vue3RuoYi-Vue3
🎉 (RuoYi)官方仓库 基于SpringBoot,Spring Security,JWT,Vue3 & Vite、Element Plus 的前后端分离权限管理系统
Vue
929
553
openHiTLSopenHiTLS
旨在打造算法先进、性能卓越、高效敏捷、安全可靠的密码套件,通过轻量级、可剪裁的软件技术架构满足各行业不同场景的多样化要求,让密码技术应用更简单,同时探索后量子等先进算法创新实践,构建密码前沿技术底座!
C
422
392
openGauss-serveropenGauss-server
openGauss kernel ~ openGauss is an open source relational database management system
C++
145
189
金融AI编程实战金融AI编程实战
为非计算机科班出身 (例如财经类高校金融学院) 同学量身定制,新手友好,让学生以亲身实践开源开发的方式,学会使用计算机自动化自己的科研/创新工作。案例以量化投资为主线,涉及 Bash、Python、SQL、BI、AI 等全技术栈,培养面向未来的数智化人才 (如数据工程师、数据分析师、数据科学家、数据决策者、量化投资人)。
Jupyter Notebook
75
65
Cangjie-ExamplesCangjie-Examples
本仓将收集和展示高质量的仓颉示例代码,欢迎大家投稿,让全世界看到您的妙趣设计,也让更多人通过您的编码理解和喜爱仓颉语言。
Cangjie
344
1.3 K
easy-eseasy-es
Elasticsearch 国内Top1 elasticsearch搜索引擎框架es ORM框架,索引全自动智能托管,如丝般顺滑,与Mybatis-plus一致的API,屏蔽语言差异,开发者只需要会MySQL语法即可完成对Es的相关操作,零额外学习成本.底层采用RestHighLevelClient,兼具低码,易用,易拓展等特性,支持es独有的高亮,权重,分词,Geo,嵌套,父子类型等功能...
Java
36
8