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密碼技術與物聯網安全：mbedtls開發實戰

為了解決簽名產生器的問題，作者徐凱崔紅鵬 這樣論述：

本書是國內一本理論結合實踐的物聯網安全書籍，包括數論基礎知識、密碼學演算法、TLS/DTLS協議、物聯網安全協議CoAPs等部分。本書試圖打破物聯網工程師、嵌入式工程師與Web開發工程師之間的知識鴻溝，通過圖文並茂的方式說明密碼技術與物聯網安全。本書具有以下特點：密碼學演算法部分除了理論知識之外，還包括mbedtls示例代碼，可以幫助讀者更快地理解晦澀難懂的密碼技術。 本書基於嵌入式硬體平台描述密碼學演算法性能，通過示例代碼分析密碼學演算法資源消耗情況，並給出實戰建議。緊扣物聯網安全發展趨勢。認證加密演算法部分，本書詳細描述了認證加密演算法CCM模式和GCM模式；橢圓曲線演算法部分，本書詳細

描述了橢圓曲線密碼演算法的數學基礎以及安全原理；TLS/DTLS協議部分。 本書以物聯網終端的角度詳細描述TLS/DTLS協議的實現過程，按照密鑰交換、密鑰計算、對稱加密等部分展開，並總結了物聯網設備使用TLS/DTLS協議的建議；物聯網安全協議CoAPs部分。本書詳細描述了物聯網安全協議CoAPs，CoAPs依賴DTLS協議，它可在佔用較少資源的情況下為終端設備提供安全連接能力。 徐凱，阿里雲IoT開發工程師，花名左相。物聯網技術實踐者與研究者，對物聯網傳輸協議、物聯網安全和物聯網數據存儲有常深刻的認識與理解。多年嵌入式與物聯網系統開發經驗，涉獵終端設備，邊緣計算與物聯

網平台等多個領域。編寫大量關於物聯網應用、物聯網操作系統，物聯網傳輸協議相關的技術博文，博文廣受好評。著有《IoT開發實戰 CoAP卷》。 崔紅鵬，嵌入式軟體工程師，現就職于清華大學無錫應用技術研究院——微納電子與系統晶元實驗室。「CPU硬體安全動態監測管控技術」項目組成員，負責密碼學演算法實現和SDK開發，該項目曾獲「2018年世界互聯網大會15項全球領先科技成果」。物聯網安全愛好者，對嵌入式系統、密碼學技術和安全應用方案有深入研究，積极參与開源項目，為GmSSL和zephyr等開源項目貢獻過代碼。 推薦序一 推薦序二 前言 第1章　物聯網安全概述 1 1.1　本章主要

內容 1 1.2　物聯網安全基礎 1 1.2.1　物聯網安全與互聯網安全 1 1.2.2　物聯網安全與密碼學 2 1.3　密碼學安全常識 3 1.3.1　柯克霍夫原則 3 1.3.2　Alice和Bob 4 1.3.3　Eve和Mallory 4 1.4　mbedtls簡介 5 1.4.1　密碼學工具箱 5 1.4.2　TLS/DTLS協議 6 1.4.3　X.509證書 6 1.5　OpenSSL簡介 7 1.5.1　原始程式碼安裝 7 1.5.2　命令列工具簡介 8 1.5.3　摘要命令 dgst 8 1.5.4　對稱加密命令 enc 8 1.5.5　SSL命令 s_server 9 1.

6　本章小結 11 第2章　mbedtls入門 12 2.1　本章主要內容 12 2.2　mbedtls 體系結構 12 2.3　Linux mbedtls 安裝 13 2.3.1　安裝 CMake 13 2.3.2　使用 CMake 安裝 mbedtls 14 2.4　Linux mbedtls 示例 17 2.4.1　Base64示例 17 2.4.2　遍歷 mbedtls 安全套件 20 2.5　Zephyr OS 簡介 24 2.6　Zephyr 開發環境搭建 25 2.7　Zephyr 硬體平臺選擇 26 2.7.1　資源介紹 27 2.7.2　Ubuntu中安裝STLink工具

28 2.8　Zephyr 應用示例開發 28 2.8.1　編寫 CMakeLists.txt 29 2.8.2　編寫 prj.conf 29 2.8.3　編寫 main.c 29 2.8.4　編譯與運行 30 2.9　Zephyr mbedtls 示例 31 2.9.1　Base64示例 31 2.9.2　大數運算示例 35 2.10　本章小結 39 第3章　數論基礎知識 41 3.1　本章主要內容 41 3.2　素數 42 3.3　模運算 43 3.3.1　模數 43 3.3.2　同餘 43 3.3.3　模算數運算 44 3.3.4　模逆運算 44 3.3.5　模重複平方 46 3.4　

群 47 3.4.1　群的基本概念 47 3.4.2　迴圈群 48 3.4.3　子群 49 3.5　域 50 3.5.1　域的基本概念 50 3.5.2　有限域和素域 50 3.5.3　擴展域GF(2m) 52 3.5.4　GF(2m)加法和減法 53 3.5.5　GF(2m)乘法 53 3.5.6　GF(2m)逆操作 55 3.6　歐拉函數 56 3.7　歐拉定理 56 3.8　費馬小定理 57 3.9　離散對數 57 3.9.1　模算術–指數 57 3.9.2　模算術–對數 58 3.9.3　離散對數問題 59 3.10　本章小結 59 第4章　單向散列函數 60 4.1　本章主要內容

60 4.2　單向散列函數原理 60 4.2.1　單向散列函數性質 61 4.2.2　單向散列函數應用 62 4.3　單向散列函數的實現方法 63 4.3.1　MD演算法家族 63 4.3.2　SHA演算法家族 63 4.4　SHA256 詳細描述 64 4.4.1　預處理 64 4.4.2　雜湊計算 66 4.4.3　具體示例 68 4.5　mbedtls 單向散列應用工具 69 4.5.1　hello 69 4.5.2　generic_sum 69 4.6　mbedtls SHA256示例 70 4.6.1　示例描述 70 4.6.2　示例代碼 70 4.6.3　代碼說明 72 4.6.4

　編譯與運行 74 4.7　本章小結 74 第5章　對稱加密演算法 76 5.1　本章主要內容 76 5.2　對稱加密演算法原理 76 5.3　區塊編碼器模式 77 5.3.1　ECB（電子密碼本）模式 77 5.3.2　CBC（密碼分組連結）模式 78 5.3.3　CTR（計數器）模式 79 5.4　PKCS7填充方案 81 5.5　AES演算法概述 82 5.6　AES 演算法詳細說明 84 5.6.1　位元組替換 84 5.6.2　行移位 86 5.6.3　列混合 87 5.6.4　輪金鑰加法 87 5.6.5　輪金鑰生成 88 5.7　AES演算法動手實踐 90 5.8　mbedtl

s 對稱加密應用工具 91 5.8.1　aescrypto2 91 5.8.2　crypt_and_hash 92 5.9　mbedtls AES示例 93 5.9.1　示例描述 93 5.9.2　示例代碼 94 5.9.3　代碼說明 96 5.9.4　編譯與運行 97 5.10　本章小結 99 第6章　消息認證碼 100 6.1　本章主要內容 100 6.2　消息認證碼原理 100 6.3　消息認證碼實現方法 102 6.3.1　單向散列演算法實現 102 6.3.2　區塊編碼器實現 102 6.3.3　認證加密演算法實現 102 6.4　HMAC演算法 102 6.5　CBC-MAC和C

MAC 104 6.5.1　CBC-MAC 104 6.5.2　CMAC 104 6.6　認證加密CCM 106 6.6.1　輸入資料格式化 106 6.6.2　認證和加密 108 6.7　認證加密GCM 109 6.7.1　GHASH 110 6.7.2　GCTR 110 6.7.3　認證和加密 111 6.8　mbedtls HMAC示例 112 6.8.1　示例代碼 113 6.8.2　代碼說明 114 6.8.3　編譯與運行 116 6.9　mbedtls GCM 示例 117 6.9.1　示例代碼 117 6.9.2　代碼說明 119 6.9.3　編譯與運行 120 6.10　本章小

結 121 第7章　偽亂數產生器 122 7.1　本章主要內容 122 7.2　亂數概述 122 7.3　亂數產生器 123 7.3.1　真亂數產生器 123 7.3.2　偽亂數產生器 124 7.4　CTR_DRBG演算法 125 7.4.1　參數情況 125 7.4.2　生成過程 125 7.5　mbedtls 亂數應用工具 126 7.5.1　gen_entropy 126 7.5.2　gen_random_ctr_drbg 127 7.5.3　gen_random_havege 127 7.6　mbedtls CTR_DRBG示例 128 7.6.1　示例代碼 128 7.6.2　代

碼說明 130 7.6.3　編譯與執行 131 7.7　mbedtls 大素數生成示例 132 7.7.1　示例代碼 133 7.7.2　代碼說明 135 7.7.3　編譯與執行 135 7.8　mbedtls 自訂熵源介面 136 7.9　本章小結 137 第8章　RSA演算法 138 8.1　本章主要內容 138 8.2　RSA演算法原理 138 8.3　RSA 演算法詳細說明 140 8.4　RSA加速技術 141 8.4.1　中國剩餘數定理 142 8.4.2　動手實踐 142 8.4.3　性能對比 143 8.5　RSA 填充方法 144 8.5.1　PKCS1-V1_5 144

8.5.2　OAEP 145 8.6　mbedtls RSA應用工具 146 8.6.1　rsa_genkey 146 8.6.2　rsa_encrypt 147 8.6.3　rsa_decrypt 148 8.7　mbedtls RSA加解密示例 148 8.7.1　示例代碼 149 8.7.2　代碼說明 151 8.7.3　編譯與執行 153 8.8　本章小結 155 第9章　DH金鑰協商 156 9.1　本章主要內容 156 9.2　DH金鑰協商數學基礎 156 9.3　DH金鑰協商詳細說明 157 9.3.1　DH共用參數 157 9.3.2　DH金鑰協商 158 9.3.3　DH具

體實踐 158 9.3.4　DH金鑰協商安全性分析 159 9.4　常用共用參數 161 9.5　mbedtls DH應用工具 162 9.5.1　dh_genprime 163 9.5.2　dh_server 164 9.5.3　dh_client 165 9.6　mbedtls DH示例 165 9.6.1　示例代碼 166 9.6.2　代碼說明 168 9.6.3　編譯與執行 170 9.7　本章小結 172 第10章　ECDH金鑰協商 173 10.1　本章主要內容 173 10.2　橢圓曲線定義 173 10.2.1　實數域上的橢圓曲線 174 10.2.2　有限域上的橢圓曲線 1

75 10.3　橢圓曲線上群操作 176 10.3.1　群操作幾何描述 176 10.3.2　群操作代數描述 177 10.3.3　群操作動手實踐 178 10.4　橢圓曲線離散對數問題 180 10.5　常用有限域上的橢圓曲線 181 10.6　ECDH金鑰協商 183 10.6.1　ECDH共用參數 184 10.6.2　金鑰協商過程 184 10.6.3　動手實踐 184 10.7　mbedtls橢圓曲線模組 185 10.8　mbedtls ECDH示例 187 10.8.1　示例代碼 188 10.8.2　代碼說明 190 10.8.3　編譯與執行 192 10.9　本章小結 193

第11章　數位簽章RSA、DSA和ECDSA 194 11.1　本章主要內容 194 11.2　數位簽章原理 194 11.3　RSA 數位簽章 196 11.3.1　RSA數位簽章詳細說明 196 11.3.2　RSA數位簽章動手實踐 197 11.3.3　RSA簽名填充方法 197 11.4　DSA數位簽章 199 11.4.1　DSA數位簽章詳細說明 199 11.4.2　DSA簽名動手實踐 200 11.5　ECDSA數位簽章 201 11.5.1　ECDSA數位簽章詳細說明 201 11.5.2　ECDSA動手實踐 203 11.6　mbedtls 數位簽章應用工具 204 11

.6.1　rsa_genkey 204 11.6.2　rsa_sign 204 11.6.3　rsa_verify 205 11.7　mbedtls RSA簽名示例 205 11.7.1　示例代碼 206 11.7.2　代碼說明 208 11.7.3　編譯與執行 209 11.8　mbedtls ECDSA示例 211 11.8.1　示例代碼 211 11.8.2　代碼說明 214 11.8.3　編譯與執行 215 11.9　本章小結 216 第12章　數位憑證X.509 217 12.1　本章主要內容 217 12.2　數位憑證原理 217 12.3　X.509證書標準 219 12.3.

1　證書結構 219 12.3.2　證書名稱 219 12.3.3　證書實例 220 12.4　mbedtls X.509應用工具 224 12.4.1　cert_req 225 12.4.2　req_app 226 12.4.3　cert_write 227 12.4.4　cert_app 229 12.5　mbedtls X.509示例 231 12.5.1　示例代碼 232 12.5.2　代碼說明 234 12.5.3　編譯與執行 236 12.6　本章小結 237 第13章　mbedtls 移植與性能分析 238 13.1　本章主要內容 238 13.2　mbedtls移植 238

13.2.1　時間相關 239 13.2.2　網路相關 240 13.2.3　記憶體分配相關 241 13.3　mbedtls演算法性能說明 243 13.3.1　單向散列函數 243 13.3.2　AES演算法 244 13.3.3　AES-GCM和AES-CCM 245 13.3.4　偽亂數產生器 246 13.3.5　RSA 247 13.3.6　DHE和ECDHE 248 13.3.7　ECDSA 248 13.3.8　ECC記憶體優化 250 13.4　本章小結 253 第14章　TLS 254 14.1　本章主要內容 254 14.2　TLS原理 254 14.2.1　TLS設計

目標 256 14.2.2　TLS框架說明 256 14.3　TLS密碼套件 257 14.4　TLS記錄層協定 258 14.5　密碼規格變更協定 260 14.6　警報協議 260 14.7　握手協議 261 14.7.1　握手協議概述 261 14.7.2　完整握手過程 263 14.7.3　會話恢復 270 14.8　TLS金鑰交換 271 14.8.1　金鑰交換演算法對比 271 14.8.2　ECDHE金鑰交換 272 14.8.3　ECDH與ECDHE的區別 275 14.9　TLS金鑰計算 276 14.9.1　偽亂數產生函數 276 14.9.2　主金鑰計算 278 14.9

.3　KeyBlock計算 278 14.9.4　金鑰計算示例 279 14.10　對稱加密 281 14.10.1　分組加密 281 14.10.2　認證加密 284 14.10.3　對稱加密示例 285 14.10.4　對稱加密結果長度對比 287 14.11　mbedtls TLS應用工具 287 14.11.1　基礎示例說明 289 14.11.2　啟動 ssl_server2 290 14.11.3　抓取網路資料 290 14.11.4　啟動 ssl_client2 291 14.11.5　分析網路資料 291 14.12　構建TLS伺服器 293 14.12.1　生成證書 293

14.12.2　編寫HTML頁面 295 14.12.3　啟動s_server 295 14.12.4　驗證伺服器 29

人人可作卡米狗：從零打造自己的LINE聊天機器人

為了解決簽名產生器的問題，作者郭佳甯 這樣論述：

　　想知道風靡各大LINE群組的卡米狗是怎麼作出來的嗎？ 　　想擁有屬於自己的LINE聊天機器人嗎？ 　　這是一本入門書，它針對沒有任何資訊領域知識的讀者，提供了一個自學方案：「打造一個屬於自己的卡米狗」。本書從介紹聊天機器人的基礎觀念開始，逐步傳授所有相關知識，實現從無到有來打造一個屬於自己的聊天機器人！包含開發環境設置、網站架設、HTTP協定、Webhook、Line Messaging API等都將詳細介紹。 　　讀者需求 　　你至少需要有一台能上網的電腦，而且你懂得輸入中英文，你平時會使用Line傳送訊息，也會逛逛網頁。 　　讀完本書後 　　你會具備網站以及

聊天機器人的基本觀念、了解HTTP協定，並且會架HTTP Server。 　　你會開始能看得懂工程師寫的技術文章。 　　你會知道遇到問題時要在Google輸入什麼關鍵字。 　　你會開始對資訊領域產生濃厚的學習興趣。 　　本書程式碼可至以下網址下載： 　　github.com/etrex/everybody-can-build-kamigo-demo  

3D列印生產系統無線整合控制研究

為了解決簽名產生器的問題，作者余家宏 這樣論述：

本論文使用3D列印設備做為生產端，在該設備的基礎上，除了使用Simplify3D對列印品質進行優化，並以Raspberry Pi 控制板連結3D列印設備，賦予其無線監控功能，再搭配微型機械手臂將3D列印的物件依類別進行處理，並使用Arduino控制板替代高單價的可程式邏輯控制器，作為驅動微型機械手臂且與人機介面進行連接的控制核心，使用Modbus通訊協定，作為雙方數據溝通的媒介，最終得以在人機介面讀寫微型機械手臂各軸角度，並指向已建置之模式，進行自動化運作，而整個流程皆配置攝像鏡頭，讓使用者可以有效掌握生產情況。