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news 2025/7/21 14:53:49

AUTOSAR Crypto Interface 规范详解

基于AUTOSAR 4.4.0标准 Crypto Interface模块规范

目录

  • 1. 概述
    • 1.1 功能概览
    • 1.2 架构位置
  • 2. Crypto Interface架构
    • 2.1 模块架构
    • 2.2 交互流程
  • 3. 错误处理
    • 3.1 错误分类
    • 3.2 错误码定义
  • 4. API规范
    • 4.1 初始化API
    • 4.2 加密操作API
    • 4.3 密钥管理API
  • 5. 配置
  • 6. 总结

1. 概述

1.1 功能概览

AUTOSAR Crypto Interface (CRYIF) 是AUTOSAR基础软件中的一个重要模块，它位于Crypto Service Manager (CSM)和底层Crypto Driver之间，提供了一个统一的接口来管理不同的加密硬件和软件解决方案。

CRYIF模块的主要功能包括：

  • 为上层服务提供统一的加密操作接口
  • 转发CSM的服务请求到底层Crypto驱动
  • 封装不同的硬件和软件访问机制
  • 支持并发访问加密服务，实现多任务处理
  • 提供硬件和软件加密解决方案的抽象

1.2 架构位置

在AUTOSAR分层架构中，Crypto Interface位于抽象层，是连接服务层与驱动层的桥梁。它是Crypto Service Manager (CSM)的唯一用户，同时也是底层Crypto驱动的唯一使用者。

2. Crypto Interface架构

2.1 模块架构

下图展示了AUTOSAR Crypto Interface在整体架构中的位置以及与其他模块的关系：

在这里插入图片描述

2.1.1 架构元素说明

  1. 应用层

    • 应用模块：使用加密服务的应用程序，通过CSM请求加密服务

  2. 服务层

    • Crypto Service Manager (CSM)：管理加密服务请求，是CRYIF的直接用户
      • 功能：接收上层应用请求，转发至CRYIF，管理加密操作队列
      • 重要性：为应用提供统一的加密服务API

  3. 抽象层

    • Crypto Interface (CRYIF)：提供统一接口访问不同加密解决方案
      • 功能：转发服务请求，管理不同加密驱动，提供硬件/软件抽象
      • 重要性：使CSM实现独立于底层Crypto驱动

  4. 驱动层

    • Hardware Crypto Driver：提供硬件加密服务的驱动
      • 功能：与硬件安全模块通信，执行硬件加密操作
    • Software Crypto Driver (CDD)：提供软件加密服务的复杂设备驱动
      • 功能：实现软件加密算法，无需硬件支持

  5. 硬件层

    • Hardware Security Module (HSM)：提供硬件加密能力的安全模块
    • Security Hardware Extension (SHE)：提供安全硬件扩展功能
2.1.2 架构关系说明

Crypto Interface作为抽象层，其主要作用是封装不同的硬件和软件访问机制，提供统一的接口。这使得Crypto Interface的实现独立于底层的Crypto驱动，无论底层驱动是基于硬件还是软件实现。

源文档中的[SWS_CryIf_00001]和[SWS_CryIf_00002]要求指出，CRYIF能够被CSM调用，并将服务请求转发到底层Crypto驱动。同时，CRYIF能够访问底层Crypto驱动来计算结果，并将结果返回给CSM。

代码示例：CRYIF与CSM和Crypto驱动的交互

/* CRYIF与CSM和Crypto驱动的交互示例 *//* 定义Crypto Interface配置类型 */
typedef struct {/* 配置数据结构为实现特定的 */uint8 CryIfDeviceIndex;     /* 加密设备索引 */void* CryIfDriverConfig;    /* 指向驱动配置的指针 */
} CryIf_ConfigType;/* CSM调用CRYIF的示例 */
Std_ReturnType CSM_Example_Function(void) {Std_ReturnType result;/* CSM调用CRYIF服务 */result = CryIf_ProcessJob(jobId, jobPriority);/* 处理结果 */if (result == E_OK) {/* 操作成功处理 */} else {/* 错误处理 */}return result;
}/* CRYIF转发请求到Crypto驱动的示例 */
Std_ReturnType CryIf_ProcessJob(uint32 jobId, uint8 jobPriority) {Std_ReturnType result;/* 根据配置确定目标驱动 */uint8 driverIndex = CryIf_GetDriverIndex(jobId);/* 转发请求到对应的Crypto驱动 */result = Crypto_ProcessJob(driverIndex, jobId, jobPriority);/* 返回结果给CSM */return result;
}

2.2 交互流程

下图展示了AUTOSAR Crypto Interface的API调用流程，包括初始化流程、同步/异步加密操作流程、密钥管理流程和版本信息查询流程：

在这里插入图片描述

2.2.1 流程元素说明

  1. 初始化流程

    • 应用通过CSM请求初始化
    • CSM调用CryIf_Init(configPtr)进行初始化
    • CRYIF初始化内部数据结构
    • CRYIF初始化底层驱动
    • 操作完成后返回结果

  2. 加密操作流程（同步模式）

    • 应用请求加密操作
    • CSM调用CRYIF的相关操作API
    • CRYIF转发请求到底层驱动执行
    • 底层驱动执行完成后立即返回结果
    • 结果通过CRYIF传递回CSM，再传递给应用

  3. 加密操作流程（异步模式）

    • 应用请求加密操作
    • CSM调用CRYIF的异步操作API启动操作
    • CRYIF返回操作状态（E_OK或E_PENDING）
    • 底层驱动异步执行操作
    • 操作完成后通过回调通知CRYIF
    • CRYIF通过回调通知CSM
    • CSM通过回调通知应用

  4. 密钥管理流程

    • 应用请求密钥管理操作
    • CSM调用CRYIF的密钥元素操作API
    • CRYIF转发请求到底层驱动
    • 底层驱动执行密钥操作并返回结果
    • 结果通过CRYIF传递回CSM，再传递给应用

  5. 版本信息查询

    • 应用请求版本信息
    • CSM调用CryIf_GetVersionInfo
    • CRYIF返回版本信息
    • 信息通过CSM传递给应用
2.2.2 交互流程说明

CRYIF模块支持同步和异步两种操作模式。在同步模式下，操作立即执行并返回结果；在异步模式下，操作启动后立即返回，通过回调函数通知操作完成。

源文档中提到了异步操作的处理方式，指出"异步模式下，调用相应函数时不会立即处理作业。通常通过回调函数通知调用者作业已完成。"

代码示例：同步和异步操作的实现

/* 同步操作示例 */
Std_ReturnType CryIf_SynchronousOperation(uint32 jobId, uint8* dataPtr, uint32 dataLength) {Std_ReturnType result;/* 直接执行操作并等待结果 */result = Crypto_ExecuteOperation(jobId, dataPtr, dataLength);/* 立即返回结果 */return result;
}/* 异步操作示例 */
Std_ReturnType CryIf_AsynchronousOperationStart(uint32 jobId, uint8* dataPtr, uint32 dataLength) {Std_ReturnType result;/* 启动异步操作 */result = Crypto_StartOperation(jobId, dataPtr, dataLength);/* 立即返回状态（E_OK或E_PENDING） */return result;
}/* 异步操作回调函数 */
void Crypto_JobCompleteCallback(uint32 jobId, Std_ReturnType result) {/* 通知CRYIF操作完成 */CryIf_JobCompleteNotification(jobId, result);
}/* CRYIF通知CSM的回调函数 */
void CryIf_JobCompleteNotification(uint32 jobId, Std_ReturnType result) {/* 通知CSM操作完成 */Csm_JobCompleteCallback(jobId, result);
}

3. 错误处理

3.1 错误分类

下图展示了AUTOSAR Crypto Interface的错误分类体系：

在这里插入图片描述

3.1.1 错误分类说明

  1. 错误分类

    • Crypto Interface定义了五大类错误类型
    • 只有开发错误（Development Errors）类别下定义了具体错误码
    • 其他类别（运行时错误、瞬态故障、生产错误、扩展生产错误）当前没有定义具体错误

  2. 开发错误（Development Errors）

    • 这类错误是在开发阶段可能遇到的错误
    • 主要包括初始化相关错误、参数错误和密钥错误
    • 当这些错误发生时，会向DET（Default Error Tracer）报告

  3. 运行时错误（Runtime Errors）

    • 在源文档中指出当前没有定义运行时错误

  4. 瞬态故障（Transient Faults）

    • 在源文档中指出当前没有定义瞬态故障

  5. 生产错误（Production Errors）

    • 在源文档中指出当前没有定义生产错误

  6. 扩展生产错误（Extended Production Errors）

    • 在源文档中指出当前没有定义扩展生产错误

3.2 错误码定义

根据源文档中的[SWS_CryIf_00009]要求，Crypto Interface定义了以下开发错误类型：

错误类型错误码(hex)描述
CRYIF_E_UNINIT0x00API请求在CRYIF模块初始化之前被调用
CRYIF_E_INIT_FAILED0x01CRYIF模块初始化失败
CRYIF_E_PARAM_POINTER0x02使用无效参数(空指针)调用API请求
CRYIF_E_PARAM_HANDLE0x03使用无效参数(超出范围)调用API请求
CRYIF_E_PARAM_VALUE0x04使用无效参数(无效值)调用API请求
CRYIF_E_KEY_SIZE_MISMATCH0x05源密钥元素大小与目标密钥元素大小不匹配

这些错误码用于向DET报告开发阶段的错误，帮助开发者识别和解决问题。

代码示例：错误处理实现

/* 错误处理示例 */
Std_ReturnType CryIf_Operation(uint32 jobId, uint8* dataPtr, uint32 dataLength) {Std_ReturnType result = E_OK;/* 检查模块是否已初始化 */if (CryIf_ModuleInitialized == FALSE) {/* 报告错误：模块未初始化 */Det_ReportError(CRYIF_MODULE_ID, CRYIF_INSTANCE_ID, CRYIF_OPERATION_API_ID, CRYIF_E_UNINIT);return E_NOT_OK;}/* 检查参数是否有效 */if (dataPtr == NULL) {/* 报告错误：无效参数(空指针) */Det_ReportError(CRYIF_MODULE_ID, CRYIF_INSTANCE_ID, CRYIF_OPERATION_API_ID, CRYIF_E_PARAM_POINTER);return E_NOT_OK;}/* 检查jobId是否有效 */if (jobId >= CRYIF_MAX_JOB_ID) {/* 报告错误：无效参数(超出范围) */Det_ReportError(CRYIF_MODULE_ID, CRYIF_INSTANCE_ID, CRYIF_OPERATION_API_ID, CRYIF_E_PARAM_HANDLE);return E_NOT_OK;}/* 其他错误检查... *//* 执行实际操作 */result = Crypto_ExecuteOperation(jobId, dataPtr, dataLength);return result;
}

4. API规范

4.1 初始化API

根据源文档中的[SWS_CryIf_91000]规范，Crypto Interface模块提供了初始化API：

void CryIf_Init(const CryIf_ConfigType* configPtr);

参数说明：

  • configPtr: 指向选定配置结构的指针，当前未使用，应设为NULL指针值

功能描述：

  • 初始化CRYIF模块
  • 初始化模块的全局变量和数据结构，包括标志和缓冲区
  • 如果初始化失败，向DET报告CRYIF_E_INIT_FAILED错误

源文档中的[SWS_CryIf_91019]要求指出，配置指针configPtr当前未使用，应该设置为null指针值。

4.2 加密操作API

Crypto Interface模块提供了一系列加密操作API，包括同步和异步两种操作模式。以下是一些示例API：

/* 同步加密操作API */
Std_ReturnType CryIf_ProcessJob(uint32 jobId, uint8 jobPriority);/* 异步加密操作API */
Std_ReturnType CryIf_ProcessJobStart(uint32 jobId, uint8 jobPriority);/* 密钥管理API */
Std_ReturnType CryIf_KeyElementSet(uint32 keyId, uint32 keyElementId, const uint8* keyElementPtr, uint32 keyElementLength);
Std_ReturnType CryIf_KeyElementGet(uint32 keyId, uint32 keyElementId, uint8* keyElementPtr, uint32* keyElementLengthPtr);/* 版本信息API */
void CryIf_GetVersionInfo(Std_VersionInfoType* versioninfo);

4.3 密钥管理API

Crypto Interface模块的密钥管理API主要用于设置和获取密钥元素：

密钥元素设置API:

Std_ReturnType CryIf_KeyElementSet(uint32 keyId, uint32 keyElementId, const uint8* keyElementPtr, uint32 keyElementLength);

密钥元素获取API:

Std_ReturnType CryIf_KeyElementGet(uint32 keyId, uint32 keyElementId, uint8* keyElementPtr, uint32* keyElementLengthPtr);

5. 配置

Crypto Interface模块的配置主要包括：

  1. CryIf_ConfigType 配置类型

    • 这是一个实现特定的配置数据结构
    • 根据[SWS_CryIf_91019]，当前配置指针未使用，应设为NULL

  2. 通道配置

    • 配置通道将CSM队列与特定的Crypto Driver对象连接
    • 每个通道代表从CSM到特定Crypto Driver对象的路径

  3. 密钥配置

    • 配置密钥类型和密钥元素
    • 密钥类型由密钥元素的引用组成
    • 密钥元素用于存储数据，如密钥材料或AES加密所需的IV

6. 总结

AUTOSAR Crypto Interface (CRYIF)是AUTOSAR架构中的关键组件，它为上层服务提供了一个统一的接口来访问不同的加密硬件和软件解决方案。

6.1 主要特点

  • 统一接口: 提供统一的接口访问不同的加密解决方案
  • 抽象层: 封装硬件和软件访问的不同机制
  • 灵活性: 支持多种底层加密驱动
  • 兼容性: 与AUTOSAR架构无缝集成
  • 可扩展性: 可以支持新的加密硬件和软件解决方案

6.2 应用场景

AUTOSAR Crypto Interface适用于所有需要安全功能的域应用程序，特别是：

  • 需要数据加密的应用
  • 需要数字签名验证的应用
  • 需要安全通信的应用
  • 需要访问硬件安全模块(HSM)或安全硬件扩展(SHE)的应用

通过理解和正确使用Crypto Interface，可以确保汽车软件系统中的加密服务安全、可靠和高效地运行。

http://www.lryc.cn/news/594436.html

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