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本章主要对标准与认证做概要性介绍，帮助开发人员了解：

• 开产品开发中，需要遵循的各种标准
• 在产品初步开发完成后，需要推向市场时，应该通过什么样的信息安全认证

7.1 标准概论

标准其实就是一些规范文件。

标准可以来做什么？标准的最大特点是可以反复使用，而且达到通过标准，能获得一致性结果。

遵循标准对安全有什么价值？不遵循安全标准，基本上等于不安全。举个栗子，在 STM32 加密库中，看到 RSA PKCS 1.5 的函数名称，而不是直接的 RSA 运算。这是因为 RSA 算法的基本原理只是给我们展现了教科书级别的算法。在实际应用中，如果直接使用，非常容易受到攻击。例如，假设我们所有人的公钥指数都选为 3，虽然模数 n 不同，私钥指数是不同的。但是如果没有按照 RSA PKCS1.5 进行填充，那么根据中国余数定理，如果同一内容多方加密后，攻击，可以在不知道私钥指数的情况下，将明文恢复。这是所谓的广播攻击。而如果遵循了 RSA PKCS 1.5 的随机填充要求，这个攻击就无法奏效。这是我们需要 PKCS1.5 的原因。当然这些年随着攻击防护研究的深入，PKCS1.5 标准也正在更新换代中。

所以安全技术开发中有一个非常重要的原则：要遵循标准。很多公司都规定要使用公开的算法，要用公开的标准。在做安全开发时，一定要记住：不可随随便便搞发明创新，否则极有可能给系统留下安全漏洞。当然，在遵循算法标准的情况下，可以在实现算法的过程中加入更多的防护。

7.2 与安全有关的标准

当谈论标准时，通常涉及两类标准。

• 大类标准，例如 FIPS（美国联邦信息处理标准），再如国密 SM（商用密码）

• 一些具体的算法或者协议标准，该类内容很多，这里只谈STM32 用户开发中常用的。

  • 加密：DES、AES、RSA。DES已经认为不安全，应该被AES取代
  • 单向散列函数：MD5，SHA1，SHA2，SHA3。MD5已经被攻破，SHA1不推荐使用。
  • 消息认证码：含有 HAMC 以及以及 AES 算法的消息认证码
  • 数字签名： RSA PKCS1.5、椭圆曲线 ECDSA
  • 公钥体系基础架构：X.509，常用的数字证书就是 X.509 标准定义的

  除了这些国际算法标准，中国也有相应的国家密码标准，称之为国密。如 SM1 为对称密钥，其加密强度与 AES 相当；SM2 为非对称加密，基于椭圆曲线 ECC；SM3 摘要消息；SM4 是一个对称密钥算法。

  通讯安全标准也是有标准，如 TLS。

  处理信息安全的时候会发现，基本上天天需要和这些已经标准化的算法与协议打交道。

7.3 认证概论

通用控制器目前信息安全强制认证并不常见。但是如果所销售的产品所在行业已经有国家强制性标准，比如要销售给美国政府的事业单位，则认证是必不可少的步骤。还有一些客户是基于风险所考虑的。不同的国家有不同的法律要求，如果因为安全的原因，例如用户个人信息泄露，而导致制造商分销商被起诉，则有可能面临巨额赔偿。而认证可以降低该风险，甚至免除责任。最后一种则是客户为了提高客户满意度，提高产品区分度，所通过的一些认证。

如果打算去做认证，那么在做产品计划的时候，就需要认真考量时间和费用这两点。很多产品认证，一方面需要的时间很长，半年甚至一年；另一方面，认证的费用也很高，百万级别的费用并不少见。

有时候产品认证的范围，不仅仅是送测的产品。整个公司的研发，生产环境以及公司的产品制造流程都可能在认证范围之内。

7.4 认证流程

认证实验室和颁发证书的认证机构主体通常不是同一个。

为了通过认证，一般需要提交文档、源代码、产品样片。认证测试很多时候价格不菲，而且按次收费。为了通过认证，就要选用正确的芯片与软件开发包。STM32 与 STM32 加密库在这个时候就可以发挥作用。

认证实验室或者受委托机构，会对你提交的文档、代码进行审查，同时进行产品安全测试。如果认证标准需要评估管理体系生成流程，则认证机构会组织对提交材料的单位进行现场审查。

文档审查、产品测试以及现场审查都符合标准，则由认证实验室或者受委托机构提交一份评估报告。

认证主管机构认可评估报告，会颁发相应证书。证书一般都是有期限的。

收到证书后，认证进入维护阶段。若产品发生变化，则可能需要提交产品更改申请。若产品到期，则要考虑是否重新延展认证书年限。同时，认证管理机构会定期对获得证书的单位进行监督审查。

当然，有些认证可能只需要提交问卷或者提交自测试的结果就可以了。那样的话会比较简单，但前提是认证机构相信这个自测试结果。

7.5 NIST FIPS 140

NIST FIPS 140 是美国国家强制的标准，该标准是美国 NIST 联合加拿大制定的，在英国等其他国家也得到承认。当前版本是 FIPS-140 2。NIST 创建了 CMVP 来认证加密模块是否达到了 FIPS140 的要求。不符合该标准的产品无法进入美国政府的采购列表。产品一旦符合它的规定，并得到认证，就已达到了美国和加拿大公共机构的安全标准，可以向美国和加拿大出口。这个认证分为两部分，CAVP 密码算法验证体系，以及 CMVP 密码模块验证体系。CAVP 密码算法验证体系是 CMVP 的先决条件。

FIPS-140 2 具有 4 个等级：

• 等级1. 通常用于软件加密产品
• 等级2. 要求基于角色的认证，具备记录物理篡改的能力（篡改取证）
• 等级3. 增加物理篡改预防的措施
• 等级4. 包含高级防篡改的功能。针对产品运行在不受保护的物理环境中。任何方向的攻击都可以大概率被检测到，然后导致明文数据被擦除。

FIPS-140 认证过程时间长，成本高。如果产品通过了 CMVP 认证，获得 FIPS-140 认证证书，可在产品中加入 FIPS-140 2 inside 等标志。

7.6 STM32 的 CAVP 认证

STM32 加密库为了减轻客户 FIPS-140 产品认证工作，提供通过 CAVP 认证的加密库 XCUBE-CRYPTOLIB。

STM32 的 CAVP 认证包括以下内容：

• 对于 Hash 和 HMAC算法：
  • SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512
  • HMAC-SHA-1、HMAC-SHA2-224、HMAC-SHA2-256、HMAC-SHA2-384、HMAC-SHA2-512
• 对于对称密钥 AES 算法，STM32 AES-CBC、AES-CCM、AES-CFB128、AES-CMAC、AES-CTR、AES-ECB、AES-GCM、AES-KW、AES-OFB、AES-XTS
• 对于随机数，STM32 DRBG
• 对于RSA公钥算法，STM32 RSA PKCS 1.5 通过了认证，可以用来签名和验证签名。
• 对于椭圆曲线 ECC 公钥算法，STM32 ECDSA 密钥生成、密钥验证、签名生成、签名认证