【嵌入式实战】STM32+FreeRTOS+LWIP+WolfSSL 实现 HTTPS（超详细）

2023-12-23 18:50
文章标签 实战 实现 https stm32 详细 嵌入式 lwip freertos wolfssl

本文主要是介绍【嵌入式实战】STM32+FreeRTOS+LWIP+WolfSSL 实现 HTTPS（超详细），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

  • 原创声明
  • 前言
  • 一、HTTPS 工作流程简单介绍
  • 二、WolfSSL 简单介绍
    • 2.1 WolfSSL 是什么？
    • 2.2 获取官方 SDK
  • 三、STM32 Cube 配置
    • 3.1 Cube 配置
    • 3.2 修改 PHY 地址
  • 四、生成工程的简单测试
    • 4.1 手动修改 MAC 地址
    • 4.2 Ping 测试
  • 五、使用 Lwip + WolfSSL 实现 HTTPs
    • 5.1 引入库
    • 5.2 开启打印 Log 信息
    • 5.3 HTTPs 拉取 baidu.com
  • 总结
  • 授权须知

原创声明

本文为 HinGwenWoong 原创，如果这篇文章对您有帮助，欢迎转载，转载请阅读文末的【授权须知】，感谢您对 HinGwenWoong 文章的认可！

前言

如今的物联网时代，需要追求数据通信的安全性，传统的 HTTP 是明文传输，需要使用 HTTPS 的加密机制才能有效保证传输数据的安全性，WolfSSL 是一个轻量级的 SSL / TLS 库 ，能够很好的使用在嵌入式设备上面。

我是 HinGwenWoong ，一个有着清晰目标不停奋斗的程序猿，热爱技术，喜欢分享，码字不易，如果帮到您，请帮我在屏幕下方点赞 👍 ，您的点赞可以让技术传播得更远更广，谢谢！

一、HTTPS 工作流程简单介绍

下图是一个简单版本的 https 通讯过程，这里不详细讲解了

客户端 服务器 ① Client Hello ② Server Hello ③ 公钥加密 ④ 对称密钥加密（对称密钥加密） ⑤ 请求内容（对称密钥加密） ⑥ 相应内容（对称密钥加密） 客户端 服务器

二、WolfSSL 简单介绍

2.1 WolfSSL 是什么？

WolfSSL 嵌入式 SSL库 是用 ANSI C 编写的轻量级 SSL / TLS 库，主要针对嵌入式，RTOS 和资源受限的环境——主要是因为其体积小，速度快和功能集丰富。由于其免版税定价和出色的跨平台支持，它也通常用于标准操作环境。wolfSSL支持高达当前 TLS 1.3 和 DTLS 1.2 级别的行业标准，比 OpenSSL 小多达20倍，并提供诸如 ChaCha20，Curve25519，NTRU 和 Blake2b 之类的渐进密码。在通过OpenSSL 使用 wolfSSL 时，用户基准测试和反馈报告可显着提高性能。

2.2 获取官方 SDK

WolfSSL官网

  • 点击【Download Now】
    在这里插入图片描述
  • 按步骤进行资料填写:
    在这里插入图片描述
  • 选择需要下载的版本，我这里选择了 4.4.0 版本
    在这里插入图片描述
  • 下拉到最后，点击 【Download】，会自动启动下载
    在这里插入图片描述

三、STM32 Cube 配置

3.1 Cube 配置

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.2 修改 PHY 地址

本项目使用的是 LAN8720 芯片，需要修改 PHY Address 为 0
在这里插入图片描述

四、生成工程的简单测试

4.1 手动修改 MAC 地址

Cube 生成的 MAC 地址是固定的，防止和测试环境中的其他设备相撞，需要打开文件 ethernetif.c 手动修改 MAC 地址，我这里提取了 芯片ID作为MAC地址的最后几位，这里是 STM32F767 的芯片ID的地址 0x1FF0F420
在这里插入图片描述

uint32_t sn0 = *(uint32_t *)(0x1FF0F420);//STM32 cpu id
MACAddr[3] = (sn0 >> 16) & 0xFF;
MACAddr[4] = (sn0 >> 8) & 0xFFF;
MACAddr[5] = sn0 & 0xFF;

4.2 Ping 测试

编译 -> 烧录 到单片机里面，拿一条和 PC 在同一局域网内的网线，根据 MX_LWIP_Init()函数下面设置的 IP 测试 ping 功能,下面是成功的结果图：
在这里插入图片描述

五、使用 Lwip + WolfSSL 实现 HTTPs

5.1 引入库

  • ① 将官方的文件里面的下图标红文件移动到项目文件里面
    在这里插入图片描述
  • ② 放到工程文件下：在这里插入图片描述
  • ③ 把wolfcrpt/src，src文件夹里面的文件加入到keil工程中
    在这里插入图片描述
  • ④ 工程加入必备头文件
    在这里插入图片描述
  • ⑤ 打开 wolfssl\wolfcrypt\setting.h 文件，加入宏定义
#define WOLFSSL_USER_SETTINGS  //使用自定义配置
  • ⑥ 在 WolfSSL文件夹下加入一个文件 user_settings.h，下面是 STM32F7 的例子，请根据实际情况设置！！！
 /* Example wolfSSL user settings for STM32F7 with CubeMX */#ifndef WOLFSSL_USER_SETTINGS_H
#define WOLFSSL_USER_SETTINGS_H#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Platform */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
#undef  WOLFSSL_GENERAL_ALIGNMENT
#define WOLFSSL_GENERAL_ALIGNMENT   4#undef  SINGLE_THREADED
#define SINGLE_THREADED#undef  WOLFSSL_SMALL_STACK
#define WOLFSSL_SMALL_STACK#undef  WOLFSSL_STM32F7
#define WOLFSSL_STM32F7#undef  WOLFSSL_STM32_CUBEMX
#define WOLFSSL_STM32_CUBEMX/* Optionally Disable Hardware Hashing Support */
#define NO_STM32_HASH
//#define NO_STM32_RNG
#define NO_STM32_CRYPTO#undef  FREERTOS
#define FREERTOS#undef  WOLFSSL_LWIP
#define WOLFSSL_LWIP//#define HAVE_LWIP_NATIVE/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Math Configuration */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
#undef  USE_FAST_MATH
#define USE_FAST_MATH#ifdef USE_FAST_MATH#undef  TFM_TIMING_RESISTANT#define TFM_TIMING_RESISTANT#undef  TFM_NO_ASM//#define TFM_NO_ASM/* Optimizations (TFM_ARM, TFM_ASM or none) *///#define TFM_ASM
#endif/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Crypto */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* ECC */
#if 1#undef  HAVE_ECC#define HAVE_ECC/* Manually define enabled curves */#undef  ECC_USER_CURVES#define ECC_USER_CURVES//#define HAVE_ECC192//#define HAVE_ECC224#undef NO_ECC256//#define HAVE_ECC384//#define HAVE_ECC521/* Fixed point cache (speeds repeated operations against same private key) */#undef  FP_ECC//#define FP_ECC#ifdef FP_ECC/* Bits / Entries */#undef  FP_ENTRIES#define FP_ENTRIES  2#undef  FP_LUT#define FP_LUT      4#endif/* Optional ECC calculation method *//* Note: doubles heap usage, but slightly faster */#undef  ECC_SHAMIR#define ECC_SHAMIR/* Reduces heap usage, but slower */#undef  ECC_TIMING_RESISTANT#define ECC_TIMING_RESISTANT#ifdef USE_FAST_MATH/* use reduced size math buffers for ecc points */#undef  ALT_ECC_SIZE#define ALT_ECC_SIZE/* optionally override the default max ecc bits *///#undef  FP_MAX_BITS_ECC//#define FP_MAX_BITS_ECC     512/* Enable TFM optimizations for ECC *///#define TFM_ECC192//#define TFM_ECC224//#define TFM_ECC256//#define TFM_ECC384//#define TFM_ECC521#endif
#endif/* RSA */
#undef NO_RSA
#if 1#ifdef USE_FAST_MATH/* Maximum math bits (Max RSA key bits * 2) */#undef  FP_MAX_BITS#define FP_MAX_BITS     4096#endif/* half as much memory but twice as slow */#undef  RSA_LOW_MEM//#define RSA_LOW_MEM/* Enables blinding mode, to prevent timing attacks */#undef  WC_RSA_BLINDING#define WC_RSA_BLINDING#else#define NO_RSA
#endif/* AES */
#undef NO_AES
#if 1#undef  HAVE_AESGCM#define HAVE_AESGCM#ifdef HAVE_AESGCM/* GCM with hardware acceleration requires AES counter/direct for unaligned sizes */#undef  WOLFSSL_AES_COUNTER#define WOLFSSL_AES_COUNTER#undef  WOLFSSL_AES_DIRECT#define WOLFSSL_AES_DIRECT#endif/* GCM Method: GCM_SMALL, GCM_WORD32 or GCM_TABLE */#undef  GCM_SMALL#define GCM_SMALL
#else#define NO_AES
#endif/* ChaCha20 / Poly1305 */
#undef HAVE_CHACHA
#undef HAVE_POLY1305
#if 0#define HAVE_CHACHA#define HAVE_POLY1305/* Needed for Poly1305 */#undef  HAVE_ONE_TIME_AUTH#define HAVE_ONE_TIME_AUTH
#endif/* Ed25519 / Curve25519 */
#undef HAVE_CURVE25519
#undef HAVE_ED25519
#if 0#define HAVE_CURVE25519#define HAVE_ED25519/* Optionally use small math (less flash usage, but much slower) */#if 0#define CURVED25519_SMALL#endif
#endif/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Hashing */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Sha */
#undef NO_SHA
#if 1/* 1k smaller, but 25% slower *///#define USE_SLOW_SHA
#else#define NO_SHA
#endif/* Sha256 */
#undef NO_SHA256
#if 1#if 1#define WOLFSSL_SHA224#endif
#else#define NO_SHA256
#endif/* Sha512 */
#undef WOLFSSL_SHA512
#if 1#define WOLFSSL_SHA512/* Sha384 */#undef  WOLFSSL_SHA384#if 1#define WOLFSSL_SHA384#endif/* over twice as small, but 50% slower *///#define USE_SLOW_SHA2
#endif/* MD5 */
// #undef  NO_MD5
// #if 1
//    /* enabled */
// #else
//    #define NO_MD5
// #endif/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* HW Crypto Acceleration */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
// See settings.h STM32F4 section/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Benchmark / Test */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Use reduced benchmark / test sizes */
//#undef  BENCH_EMBEDDED
//#define BENCH_EMBEDDED//#undef  USE_CERT_BUFFERS_2048
//#define USE_CERT_BUFFERS_2048//#undef  USE_CERT_BUFFERS_256
//#define USE_CERT_BUFFERS_256/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Debugging */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
#undef  WOLFSSL_DEBUG
#define WOLFSSL_DEBUG#ifdef WOLFSSL_DEBUG/* Use this to measure / print heap usage */#if 0#undef  USE_WOLFSSL_MEMORY#define USE_WOLFSSL_MEMORY#undef  WOLFSSL_TRACK_MEMORY#define WOLFSSL_TRACK_MEMORY#endif
#else
//    #undef  NO_WOLFSSL_MEMORY
//    #define NO_WOLFSSL_MEMORY#undef  NO_ERROR_STRINGS//#define NO_ERROR_STRINGS
#endif#ifdef DEBUG_WOLFSSL#undef  WOLFSSL_DEBUG_ERRORS_ONLY#include "dbg_tools.h"#define WOLFSSL_USER_LOG(x)	do { DbgPrint(x); DbgPrint("\n"); } while(0);
#endif/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Port */
/* ------------------------------------------------------------------------- *//* Override Current Time */
/* Allows custom "custom_time()" function to be used for benchmark */
#define WOLFSSL_USER_CURRTIME/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* RNG */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Size of returned HW RNG value */
#define CUSTOM_RAND_TYPE      unsigned int#define NO_OLD_RNGNAME/* Choose RNG method */
#if 1/* Use built-in P-RNG (SHA256 based) with HW RNG *//* P-RNG + HW RNG (P-RNG is ~8K) */#undef  HAVE_HASHDRBG#define HAVE_HASHDRBG#if 0extern unsigned int custom_rand_generate(void);#undef  CUSTOM_RAND_GENERATE#define CUSTOM_RAND_GENERATE  custom_rand_generate#endif
#else/* Bypass P-RNG and use only HW RNG */extern int custom_rand_generate_block(unsigned char* output, unsigned int sz);#undef  CUSTOM_RAND_GENERATE_BLOCK#define CUSTOM_RAND_GENERATE_BLOCK  custom_rand_generate_block
#endif/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Enable Features */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
#undef  KEEP_PEER_CERT
//#define KEEP_PEER_CERT#undef  HAVE_COMP_KEY
//#define HAVE_COMP_KEY#undef  HAVE_TLS_EXTENSIONS
#define HAVE_TLS_EXTENSIONS#undef  HAVE_SUPPORTED_CURVES
#define HAVE_SUPPORTED_CURVES#undef  WOLFSSL_BASE64_ENCODE
#define WOLFSSL_BASE64_ENCODE/* TLS Session Cache */
#if 0#define SMALL_SESSION_CACHE
#else#define NO_SESSION_CACHE
#endif#undef  USER_TIME
#define USER_TIME   //需要在应用层定义自己的 time_t XTIME(time_t * timer) 函数，直接定义即可/* ------------------------------------------------------------------------- */
/* Disable Features */
/* ------------------------------------------------------------------------- */
//#undef  NO_WOLFSSL_SERVER
#define NO_WOLFSSL_SERVER//#undef  NO_WOLFSSL_CLIENT
#define NO_WOLFSSL_CLIENT//#undef  NO_CRYPT_TEST
#define NO_CRYPT_TEST//#undef  NO_CRYPT_BENCHMARK
#define NO_CRYPT_BENCHMARK///* In-lining of misc.c functions */
///* If defined, must include wolfcrypt/src/misc.c in build */
///* Slower, but about 1k smaller */
//#undef  NO_INLINE
#define NO_INLINE//#undef  NO_FILESYSTEM
//#define NO_FILESYSTEM//#undef  NO_WRITEV
//#define NO_WRITEV//#undef  NO_MAIN_DRIVER
//#define NO_MAIN_DRIVER#undef  NO_DEV_RANDOM
#define NO_DEV_RANDOM//#undef  NO_DSA
//#define NO_DSA//#undef  NO_DH
//#define NO_DH//#undef  NO_DES3
//#define NO_DES3//#undef  NO_RC4
//#define NO_RC4//#undef  NO_OLD_TLS
//#define NO_OLD_TLS//#undef  NO_HC128
//#define NO_HC128//#undef  NO_RABBIT
//#define NO_RABBIT//#undef  NO_PSK
//#define NO_PSK//#undef  NO_MD4
//#define NO_MD4//#undef  NO_PWDBASED
//#define NO_PWDBASED#ifdef __cplusplus
}
#endif#endif /* WOLFSSL_USER_SETTINGS_H */
  • ⑦ 在应用代码里面加入 wolfssl 获取时间戳的函数，这里使用的是 SNTP 获取网络时间存入 RTC，然后使用接口从 RTC 获取时间，关于如何使用 LWIP+SNTP 获取实时网络时间请看我这篇教程： 【嵌入式实战】STM32+Lwip 实现 SNTP 网络授时（超详细）
/* wolfssl includes. */
#include <wolfssl/ssl.h>
#include <wolfssl/internal.h>/*!
* @brief 重写 wolfssl 的时间获取函数
*        执行条件：无
*
* @retval: 返回时间戳
*/
time_t XTIME(time_t * timer)
{time_t timestamp = get_timestamp(); // 没有实现 SNTP 的话，先使用网上获取的最新时间的时间戳，例如：1595836376return timestamp;
}

5.2 开启打印 Log 信息

在 user_setting.h 中定义宏定义

//开启 wolfssl 的log输出
#define DEBUG_WOLFSSL
#ifdef DEBUG_WOLFSSL#undef  WOLFSSL_DEBUG_ERRORS_ONLY#include "bsp_printlog.h"#define WOLFSSL_USER_LOG(x)	do { print_log(x); print_log("\n"); } while(0);  //需要自己实现 print_log 函数
#endif

在 WlofSSL程序开始之前，加入函数接口

wolfSSL_Debugging_ON();

5.3 HTTPs 拉取 baidu.com

  • ① 获取网站的 HTTPS 的 pem 证书
    在这里插入图片描述
  • ② 将板子插上网线，编译，烧录，连接 RTT ，可以看到打印信息
    在这里插入图片描述
  • ③ 这里作为演示项目，使用 Debug 模式，打上断点，可以看到拉取成功！！！
    在这里插入图片描述

总结

以上是 STM32+FreeRTOS+LWIP+WolfSSL 实现 HTTPS 的全部内容。项目文件已经上传到 GitHub ：STM32_HTTPs_WolfSSL ，项目除了上述内容外，另外还实现了 DHCP、SNTP、netbios 功能 ，如果有帮助请大家帮忙点个 star ✨✨✨ ，谢谢！！！

更多阅读推荐
  • 【嵌入式实战】STM32+Lwip 实现 DHCP+HostName（超详细） : 在 DHCP 的基础上 Ping 域名的方式获取 DHCP 的 IP
  • 【嵌入式实战】STM32+Lwip 实现 SNTP 网络授时（超详细）
  • 【嵌入式小技巧】stm32 实现 Segger RTT 打印（超详细）

我是 HinGwenWoong ，一个有着清晰目标不停奋斗的程序猿，热爱技术，喜欢分享，码字不易，如果帮到您，请帮我在屏幕下方点赞 👍 ，您的点赞可以让技术传播得更远更广，谢谢！

授权须知

  1. 原创文章在推送两天后才可进行转载
  2. 转载文章，禁止声明原创
  3. 不允许直接二次转载，转载请根据原文链接联系作者
  4. 若无需改版，在文首清楚标注作者及来源/原文链接，并删除【原创声明】，即可直接转载。
    但对于未注明转载来源/原文链接的文章，我将保留追述的权利。

作者：HinGwenWoong
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CSDN: HinGwenWoong
原文链接：【嵌入式实战】STM32+FreeRTOS+LWIP+WolfSSL 实现 HTTPS（超详细）

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  2. 再次感谢您的认可，转载请遵守如上转载须知！

这篇关于【嵌入式实战】STM32+FreeRTOS+LWIP+WolfSSL 实现 HTTPS（超详细）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


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