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椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA)

:link_to_translation:`en:[English]`

椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA) 是数字签名算法 (DSA) 基于椭圆曲线密码学的变体。

{IDF_TARGET_NAME} 的 ECDSA 外设为计算 ECDSA 签名提供了一个安全高效的环境，不仅能确保签名过程的机密性，防止信息泄露，也提供了快速的计算。在签名过程中使用的 ECDSA 私钥只能由硬件外设访问，软件无法读取。

ECDSA 外设可以为 TLS 双向身份验证等用例建立 安全设备身份认证。

支持的特性

  • ECDSA 数字签名生成和验证
  • 两种不同的椭圆曲线，P-192 和 P-256（FIPS 186-3 规范）
  • ECDSA 操作中哈希消息的两种哈希算法，SHA-224 和 SHA-256（FIPS PUB 180-4 规范）

{IDF_TARGET_NAME} 上的 ECDSA

在 {IDF_TARGET_NAME} 上，ECDSA 模块使用烧录到 eFuse 块中的密钥。密码模块外的任何资源都不可访问此密钥（默认模式），从而避免密钥泄露。

ECDSA 密钥可以通过 espefuse.py 脚本在外部编程：

espefuse.py burn_key <BLOCK_NUM> </path/to/ecdsa_private_key.pem> ECDSA_KEY
.. only:: SOC_EFUSE_BLOCK9_KEY_PURPOSE_QUIRK

    .. note::

        五个物理 eFuse 块可作为 ECDSA 模块的密钥：块 4 ~ 块 8。例如，对于块 4（第一个密钥块），参数为 ``BLOCK_KEY0``。


.. only:: not SOC_EFUSE_BLOCK9_KEY_PURPOSE_QUIRK

    .. note::

        六个物理 eFuse 块可作为 ECDSA 模块的密钥：块 4 ~ 块 9。例如，对于块 4（第一个密钥块），参数为 ``BLOCK_KEY0``。

另外，ECDSA 密钥也可以通过在目标上运行的应用程序进行编程。

以下代码片段使用 :cpp:func:`esp_efuse_write_key` 将 eFuse 中的物理密钥块 0 的密钥目的设置为 :cpp:enumerator:`esp_efuse_purpose_t::ESP_EFUSE_KEY_PURPOSE_ECDSA_KEY`:

#include "esp_efuse.h"

const uint8_t key_data[32] = { ... };

esp_err_t status = esp_efuse_write_key(EFUSE_BLK_KEY0,
                    ESP_EFUSE_KEY_PURPOSE_ECDSA_KEY,
                    key_data, sizeof(key_data));

if (status == ESP_OK) {
    // written key
} else {
    // writing key failed, maybe written already
}
.. only:: SOC_ECDSA_SUPPORT_DETERMINISTIC_MODE

    生成确定性签名
    --------------

    {IDF_TARGET_NAME} 的 ECDSA 外设还支持使用确定性推导参数 K 来生成确定性签名，详见 `RFC 6979 <https://tools.ietf.org/html/rfc6979>`_ 第 3.2 节。

生成非确定性签名

对 TRNG 的依赖

ECDSA 外设依靠硬件真随机数生成器 (TRNG) 来满足其内部熵要求，从而生成非确定性签名。在创建 ECDSA 签名时，算法需要生成一个随机整数，在 RFC 6090 第 5.3.2 节有说明。

在应用程序中启动 ECDSA 计算（主要是签名）之前，请确保硬件 :doc:`RNG <../system/random>` 已经启用。

应用程序概述

有关如何使用 ECDSA 外设建立 TLS 双向身份验证连接的详细信息，请参阅 :ref:`ecdsa-peri-with-esp-tls` 指南。

通过覆盖 ECDSA 签名以及验证 API，可以集成 Mbed TLS 堆栈中的 ECDSA 外设。请注意，ECDSA 外设并不支持所有曲线或哈希算法。因此，在不满足硬件要求时，实现会退回到软件。

对于特定的 TLS 上下文，可用额外的 API 来填充某些字段（例如私钥 ctx），以区分路由到硬件的路径。ESP-TLS 层在内部集成了这些 API，因此在应用程序层不需要额外的操作。对于自定义用例，请参阅以下 API 详细信息。

API 参考

.. include-build-file:: inc/ecdsa_alt.inc