マイクロコントローラー用の最小のAES実装？

誰でも、マイクロコントローラ用のAES-128 Rijndaelの小さな無料実装を推奨できますか 理想的には、PIC18の場合、Cでの一般的な実装が有用でしょう。

PIC18用のaxTLS実装をコンパイルし、ブロックを暗号化/復号化するには、6KB ROMと750bのRAMが必要です。

PIC18用にrijndael-alg-fst.cをコンパイルし、ブロックを暗号化/復号化するには、28KB ROMと0.5KB RAMが必要です。

ブライアングラッドマンの8ビットAESをPIC18用にコンパイルし、ブロックを暗号化/復号化するには、19KBのROMと190バイトのRAMが必要です。

最適化されたPIC固有のバリアントが利用可能ですか？

（axTLSバージョンの更新されたRAM要件）

axTLSで7.5kBのRAM使用量をどのようにして得たのでしょうか。コードを見ると、すべてのコンテキストはこの構造に保存されています。

typedef struct aes_key_st 
{
    uint16_t rounds;
    uint16_t key_size;
    uint32_t ks[(AES_MAXROUNDS+1)*8];
    uint8_t iv[AES_IV_SIZE];
} AES_CTX;

この構造のサイズは2 + 2 + 4 * 15 * 8 + 16 = 504です。aes.cにはグローバル変数はありません。自動変数はすべて小さいため、スタックの使用も合理的です。では、7.5kBはどこに行くのでしょうか？おそらく、ライブラリからAES実装を単に抽出するのではなく、ライブラリ全体を使用しようとしていますか？

とにかく、この実装は非常にシンプルに見えるので、このコードに固執して最適化を試みます。難しいこともありますが、AESの詳細を知ることで、少なくとも絶対的な最小RAM使用量を見積もることができます。

更新：このライブラリをIA-32 Linuxでコンパイルし、簡単なCBC AES-128暗号化テストを作成しようとしました。次の結果を得ました（最初の数字はセクションの長さの16進数です）：

 22 .data         00000028  0804a010  0804a010  00001010  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 23 .bss          00000294  0804a040  0804a040  00001038  2**5
                  ALLOC

これは、660バイトの.bssです（AES_CTXをグローバル変数として宣言しました）。ほとんどの.dataはIVとキーで占められています。PICではまったく異なる結果が得られるため、ここには.textを含めません（データセクションは両方のアーキテクチャでほぼ同じサイズになります）。

私はこの質問が少し古いことを知っていますが、PIC16と8051にAES128を実装しているので、最近自分で調査しなければならなかったので、この質問にも興味がありました。

私はこのようなものを使用しました：http : //cs.ucsb.edu/~koc/cs178/projects/JT/aes.c と私のRAMの使用量は数百バイトであり、バイナリサイズは3kb ROM未満です。

私の最善のアドバイスは、Wikipediaページhttp://en.wikipedia.org/wiki/Block_cipher_modes_of_operationを読んで 、さまざまなモード、たとえばOFBモードでのAESが基本的な構成要素としてECBモードを利用する方法を理解することです。また、（OFBモードの）XORにより対称操作になるため、暗号化/復号化は同じ機能であり、スペースも節約できます。

AESが実際にどのように機能するかを理解したら、Cで実装し、NIST仕様に対してテストします**（これを行う！オンラインで見つかった多くのコードに欠陥があります）。

このカスタマイズと最適化を行うことで、他のRFファームウェアと一緒に8051にAES128を取り付けることができました。（システム全体の）RAM使用量は〜2.5kbから2kb未満に低下しました。つまり、4kb SRAMを備えた8051にアップグレードする必要はありませんでしたが、安価な2kb SRAMバージョンを使用し続けることができました。

**テストベクトルは、付録Fのhttp://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-38a/addendum-to-nist_sp800-38A.pdfにあります。

編集：

最後にGithubでコードを入手しました：https : //github.com/kokke/tiny-AES-c

サイズを少し最適化しました。ARM用にコンパイルされた場合のGCCサイズ出力：

$ arm-none-eabi-gcc -O2 -c aes.c -o aes.o
$ size aes.o
   text    data     bss     dec     hex filename
   1024       0     204    1228     4cc aes.o

そのため、リソース使用量は1KBコード、204バイトRAMになりました。

PIC用のビルド方法は覚えていませんが、8ビットAVR Atmel Mega16がPICのようなものである場合、リソースの使用量は次のとおりです。

$ avr-gcc -Wall -Wextra -mmcu=atmega16 -O2 -c aes.c -o aes.o
$ avr-size aes.o
   text    data     bss     dec     hex filename
   1553       0     198    1751     6d7 aes.o

1.5Kコードと198バイトのRAM。

私は最近axTLSの実装を採用し、できる限り縮小することに取り組みました。Sボックスを自分で簡単に生成し、数百バイトを節約できます。

static uint8_t aes_sbox[256];   /** AES S-box  */
static uint8_t aes_isbox[256];  /** AES iS-box */
void AES_generateSBox(void)
{
    uint32_t t[256], i;
    uint32_t x;
    for (i = 0, x = 1; i < 256; i ++)
    {
        t[i] = x;
        x ^= (x << 1) ^ ((x >> 7) * 0x11B);
    }

    aes_sbox[0] = 0x63;
    for (i = 0; i < 255; i ++)
    {
        x = t[255 - i];
        x |= x << 8;
        x ^= (x >> 4) ^ (x >> 5) ^ (x >> 6) ^ (x >> 7);
        aes_sbox[t[i]] = (x ^ 0x63) & 0xFF;
    }
    for (i = 0; i < 256;i++)
    {
         aes_isbox[aes_sbox[i]]=i;
    }
}

完全なソースは、http：//ccodeblog.wordpress.com/2012/05/25/aes-implementation-in-300-lines-of-code/で入手できます。

私はMITライセンスでaes-minと呼ばれるC、AES-128のみで実装を行ってきました。RAM / ROMの少ない小さなマイクロプロセッサ（8ビットなど）を対象としています。

オプションのオンザフライのキースケジュール計算を使用して、メモリ要件を削減します（RAM内の完全に拡張されたキースケジュールの必要性を回避します）。

この実装は興味深いかもしれません。そのオープンソースAVR暗号ライブラリから。

ここで、コードサイズとパフォーマンスに関する一般的な（古い）情報と統計を見つけることができます。

AES：

私はそのライブラリのSHA-1ソースで遊んだだけなので、AESについてコメントすることはできません。

512個のRAMと8kのフラッシュを搭載したFreescaleマイクロコントローラーS08SH8のmsp430にテキサスの実装を使用しています。

http://www.ti.com/lit/an/slaa547a/slaa547a.pdf

http://www.ti.com/tool/AES-128

PICシリーズ用に作成した最小のAES128は、900命令と42バイトのRAMで実行できます。PIC12シリーズでは自分で使用していますが、PIC10F206も使用可能です:-)。

会社からのコードなので公開できませんが、PIC10-12-16シリーズ用にasmで記述しました。暗号化には、256バイトのルックアップテーブルを含む444バイトのコードが必要です。このコードには、約25バイトのキーロード機能も含まれていました。

AESペーパーを確認して、自分で実装することをお勧めします。ほとんどの実装は非常に悪く、多くのRAMとROMを使用します。

また、dsPICおよびPIC24にAES128を実装し、マイクロチップのlibと比較して使用するコードスペースが約70％少なくなり、コードも少し高速になりました。dsPICおよびPIC24の実装番号：

「暗号化には約2995サイクルかかります。40MIPSで79.10uS、16 MIPSで197.75uS」

「DecKeySetupには約567サイクルかかります。40MIPSで14.20uS、16 MIPSで35.43uS」

「復号化には約3886サイクルかかります。40MIPSで97.15uS、16 MIPSで242.88uS」

「合計コードサイズは、テーブルを含む1050ワードです。」

PIC24コアの利点は、一部の命令が32ビットであり、これにより小さなAES128実装を構築するのがはるかに簡単になることです。 PIC32または他の32ビットCPU。

AESは実装するのが非常に簡単で、ほとんどの人が！

リンクをご覧ください：http : //www.cs.bc.edu/~straubin/cs381-05/blockciphers/rijndael_ingles2004.swf