CRYPTO

本文档是《Rockchip Crypto/HWRNG 开发指南》，旨在介绍Rockchip公司生产的RK系列芯片中Crypto（加密）和HWRNG（硬件随机数生成器）的开发流程。文档详细阐述了驱动开发、上层应用开发、硬件启用方法、性能数据等关键信息。文档适用于技术支持工程师和软件开发工程师，以确保他们能够有效地利用Rockchip提供的硬件加密和随机数生成功能。

1. 概述

Rockchip Crypto （加密引擎，Cryptography） 是 Rockchip 系列芯片集成的硬件加密引擎，支持 AES、RSA、SHA、ECC 等算法，提供硬件加速功能，降低 CPU 负载。

Rockchip HWRNG（硬件真随机数生成器，TRNG）基于物理噪声源生成不可预测的随机数，满足安全应用需求。

1.1 Crypto 版本演进

以下是 Crypto 版本演进的表格：

Crypto 版本	算法	描述
crypto v1	DES/TDES	支持 ECB/CBC 两种模式，其中 TDES 支持 EEE 和 EDE 两种密钥模式
	AES	支持 ECB/CBC/CTR/XTS 模式，支持 128/192/256 bit 三种密钥长度
	HASH	支持 SHA1/SHA256/MD5
	RSA	支持 512/1024/2048 三种密钥长度（RK3126、RK3128、RK3288 和 RK3368 不支持）
	TRNG	支持 256bit 硬件随机数
crypto v2	DES/TDES	支持 ECB/CBC/OFB/CFB 四种模式，其中 TDES 只支持 EDE 密钥模式
	AES	支持 ECB/CBC/OFB/CFB/CTR/CTS/XTS/CCM/GCM/CBC-MAC/CMAC
	SM4	支持 ECB/CBC/OFB/CFB/CTR/CTS/XTS/CCM/GCM/CBC-MAC/CMAC（可选）
	HASH	支持 MD5/SHA1/SHA224/SHA256/SHA384/SHA512/SM3/SHA512-224/SHA512-256（SM3 可选）
	HMAC	支持 MD5/SHA1/SHA256/SHA512/SM3 带硬件填充
	RSA/ECC	支持最大 4096bit 的常用大数运算操作，通过软件封装可实现 RSA/ECC 算法
	TRNG	支持 256bit 硬件随机数
crypto v3	特性说明	在 crypto v2 算法基础上，增加多线程支持；从 RV1106 开始的平台自动识别支持的算法，compatible 统一使用 rockchip,crypto-v3 作为标识符
crypto v4	特性说明	在 crypto v3 算法基础上，优化 IP 芯片面积，使用同一个 CRYPTO CORE 硬件，例化出 NSCRYPTO/SCRYPTO/KEYLAD 三个硬件 IP；驱动使用兼容 crypto v3 代码，compatible 统一使用 rockchip,crypto-v4 作为标识符

1.2 各平台版本支持情况

以下是 Rockchip 芯片平台与 Crypto IP 版本的对应关系表格：

Crypto 版本	芯片平台	说明
v1	RK3399、RK3288、RK3368、RK3328/RK3228H、RK322x、RK3128、RK1108、RK3126	基础加密引擎，支持 AES/RSA
v2	RK3326/PX30、RK3308、RK1808、RV1126/RV1109、RK2206、RK356x、RK3588	新增 SHA、国密算法支持
v3	RV1106	支持 ECC 和 DMA 传输
v4	RK3528、RK3562	优化性能，支持 SM2/SM3/SM4 国密算法

注：

• RK356x 包含 RK3566、RK3568 等型号。

• RV1106 为 v3 版本中唯一支持的芯片。

• v4 版本芯片需搭配最新 SDK 实现完整国密功能。

2. 驱动开发

2.1 驱动代码说明

2.1.1 HWRNG 驱动

驱动代码路径：drivers/char/hw_random/rockchip-rng.c

因为HWRNG驱动比较简单，因此crypto v1/v2, trngv1, rkrng四种平台都集中到同一个.c 文件中。驱动中不区分具体的芯片型号，只按照 "rockchip,cryptov1-rng" 和 "rockchip,cryptov2-rng" ， "rockchip,trngv1" ， "rockchip,rkrng" 四种 compatible 进行划分。目前 "rockchip,trngv1" ， "rockchip,rkrng" 为独立的 HWRNG 模块，其他两种 HWRNG 均内置在CYRPTO 模块中。

2.1.2 Crypto 驱动

路径：drivers/crypto/rockchip/

驱动相关文件如下：

drivers/crypto/rockchip  
|-- procfs.c                // 实现 proc 文件系统统计信息（如时钟速率、算法列表等功能）  
|-- procfs.h                // proc 文件系统相关头文件，定义相关数据结构与函数声明  
|-- rk_crypto_bignum.c      // 加密模块中 PKA（公钥算法）大整数运算相关 API 实现  
|-- rk_crypto_bignum.h      // 加密模块中 PKA 大整数运算相关头文件，声明数据结构与函数  
|-- rk_crypto_core.c        // Linux 加密驱动框架及公共接口的具体实现代码  
|-- rk_crypto_core.h        // Linux 加密驱动通用头文件，包含公共定义与宏  
|-- rk_crypto_ahash_utils.c // 哈希算法（ahash，通用哈希）相关通用 API 实现  
|-- rk_crypto_ahash_utils.h // 哈希算法（ahash）通用头文件，定义相关工具函数与结构  
|-- rk_crypto_skcipher_utils.c // 对称密钥加密算法（skcipher）通用 API 实现  
|-- rk_crypto_skcipher_utils.h // 对称密钥加密算法（skcipher）通用头文件  
|-- rk_crypto_utils.c       // 加密模块通用工具函数 API 实现，供多模块复用  
|-- rk_crypto_utils.h       // 加密模块通用工具头文件，声明公共函数与数据结构  
|-- rk_crypto_v1.c          // crypto v1 版本硬件相关接口的具体实现代码  
|-- rk_crypto_v1.h          // crypto v1 版本的结构定义与接口声明头文件  
|-- rk_crypto_v1_skcipher.c // crypto v1 版本分组密码算法（如 AES 等）的实现  
|-- rk_crypto_v1_ahash.c    // crypto v1 版本哈希算法（如 SHA、MD5 等）的实现  
|-- rk_crypto_v1_reg.h      // crypto v1 版本硬件寄存器定义，描述寄存器地址与功能  
|-- rk_crypto_v2.c          // crypto v2 版本硬件相关接口的具体实现代码  
|-- rk_crypto_v2.h          // crypto v2 版本的结构定义与接口声明头文件  
|-- rk_crypto_v2_skcipher.c // crypto v2 版本分组密码算法的实现  
|-- rk_crypto_v2_ahash.c    // crypto v2 版本哈希算法的实现  
|-- rk_crypto_v2_akcipher.c // crypto v2 版本 RSA 等非对称加密算法的实现  
|-- rk_crypto_v2_pka.c      // crypto v2 版本 PKA 操作（如大整数运算）的实现  
|-- rk_crypto_v2_reg.h      // crypto v2 版本硬件寄存器定义  
|-- rk_crypto_v3.c          // crypto v3/v4 版本硬件相关接口的具体实现代码  
|-- rk_crypto_v3.h          // crypto v3/v4 版本的结构定义与接口声明头文件  
|-- rk_crypto_v3_skcipher.c // crypto v3/v4 版本分组密码算法的实现  
|-- rk_crypto_v3_ahash.c    // crypto v3/v4 版本哈希算法的实现  
|-- rk_crypto_v3_reg.h      // crypto v3/v4 版本硬件寄存器定义  
`-- cryptodev_linux         // 向用户空间导出加密接口，供用户态程序调用内核加密功能  

当前驱动实现的算法情况如下表：

Crypto 版本	算法	模式/描述
crypto v1	AES	ECB/CBC
	DES/TDES	ECB/CBC
	HASH	SHA1/SHA256/MD5
crypto v2/v3/v4（驱动实现）	AES	ECB/CBC/OFB/CFB/CTR/GCM
	DES/TDES	ECB/CBC/CFB/OFB
	SM4	ECB/CBC/OFB/CFB/OFB/CTR/GCM
	HASH	SHA1/SHA256/SHA384/SHA512/MD5/SM3
	HMAC	HMAC_SHA1/HMAC_SHA256/HMAC_SHA512/HMAC_MD5/HMAC_SM3
	RSA	最大 4096bit
crypto v2/v3/v4硬件完整版	AES(128/192/256)	ECB/CBC/OFB/CFB/CTR/XTS/CTS/CCM/GCM/CBC-MAC/CMAC（注：删除线部分驱动未实现）
	SM4	ECB/CBC/OFB/CFB/CTR/XTS/CTS/CCM/GCM/CBC-MAC/CMAC（注：删除线部分驱动未实现）
	DES/TDES	ECB/CBC/OFB/CFB
	HASH	MD5/SHA-1/SHA256/SHA512/SM3/SHA224/SHA384/SHA512-224/SHA512-384（注：删除线部分驱动未实现）
	HMAC	SHA-1/SHA-256/SHA-512/MD5/SM3
	RSA	4096bit PKA 大数运算支持

crypto v2/v3/v4 硬件差异表

芯片平台	AES	DES/TDES	SM3/SM4	HASH	HMAC	RSA	多线程
RK3326/PX30/RK3308	√	√	×	√	√	√	×
RK1808	AES-128（内核驱动视为不支持）	×	×	SHA-1/SHA-224/SHA-256/MD5	√	√	×
RV1126/RV1109	AES-128/AES-256	√	√	√	√	√	×
RK2206	√	√	×	√	√	√	×
RK3568/RK3588	√	√	√	√	√	√	×
RV1106	√	√	×	SHA-1/SHA-224/SHA-256/MD5	√	√	√
RK3562	√	√	×	SHA-1/SHA-224/SHA-256/MD5	√	√	√
RK3528	√	√	√	√	√	√	√

备注：

1. RK1808：AES 仅支持 128bit，对于 kernel 驱动来说可认为不支持 AES。

2. RV1126/RV1109：因不支持 AES-192，AES-192 部分只能通过软算法实现，但软算法不支持硬算法的所有模式，建议不要改动代码里已配置好的算法列表。

2.2 启用硬件 HWRNG

2.2.1 内核配置

hwrng驱动会默认编译进内核，由dts文件决定是否使能。

方法一：Menuconfig中配置

在 Linux/arm64 4.4.194 内核配置中，与 Rockchip 随机数生成器相关的配置如下：  

- **配置路径**：  
  **Device Drivers → Character devices → Hardware Random Number Generator Core support**  

- **核心配置项**：  
  - **Rockchip Random Number Generator support**：  
    若该项标记为 `[*]`，表示启用 Rockchip 随机数生成器支持。此时，内核将驱动 Rockchip 硬件随机数生成器（HWRNG），为系统提供硬件级随机数生成功能，适用于加密密钥生成等安全场景。

方法二：内核config文件中配置 config中配置（一般情况下rockchip_defconfig 中已默认配置好）： 只需要添加如下语句即可

CONFIG_HW_RANDOM=y
CONFIG_HW_RANDOM_ROCKCHIP=y

2.2.2 板级 DTS 文件配置

当前大部分芯片 dtsi 都已配置好 hwrng 节点，只需在板级 dts 中将 rng 模块使能即可，如下所示：

&rng {
    status = "okay";
}

2.2.3 新增芯片 DTSI 文件配置

如果是新增芯片或者因为其他原因导致dtsi中未配置hwrng节点，那么可以参考以下方式进行配置。 在 arch/arm64/boot/dts/rockchip/rkxxx.dtsi 中添加 HWRNG 节点。

crypto v1:

rng: rng@ff060000 {
    compatible = "rockchip,cryptov1-rng";
    reg = <0x0 0xff060000 0x0 0x4000>;
    clocks = <&cru SCLK_CRYPTO>, <&cru HCLK_CRYPTO_SLV>;
    clock-names = "clk_crypto", "hclk_crypto";
    assigned-clocks = <&cru SCLK_CRYPTO>, <&cru HCLK_CRYPTO_SLV>;
    assigned-clock-rates = <150000000>, <100000000>;
    status = "disabled";
};

crypto v2: 实际 TRNG 不需要依赖全部的 clock，只需依赖 hclk_crypto 一个即可。

rng: rng@ff500400 {
    compatible = "rockchip,cryptov2-rng";
    reg = <0xff500400 0x80>; # 需要加上0x400，如果rng在crypto内部
    clocks = <&cru HCLK_CRYPTO>;
    clock-names = "hclk_crypto";
    power-domains = <&power RV1126_PD_CRYPTO>;
    resets = <&cru SRST_CRYPTO_CORE>;
    reset-names = "reset";
    status = "disabled";
};

trng v1: 目前RK3588和RV1106使用的是trng v1的随机数模块，该模块与crypto v2中拆分出的trng模块设计完全不同，提升了随机性。

rng: rng@fe378000 {
    compatible = "rockchip,trngv1";
    reg = <0x0 0xfe378000 0x0 0x200>;
    interrupts = <GIC_SPI 400 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&scmi_clk SCMI_HCLK_SECURE_NS>;
    clock-names = "hclk_trng";
    resets = <&scmi_reset SRST_H_TRNG_NS>;
    reset-names = "reset";
    status = "disabled";
};

2.2.4 确认 HWRNG 已启用

确认硬件驱动调用

执行命令：

cat /sys/devices/virtual/misc/hw_random/rng_current  

若输出为 rockchip，则表明当前调用的是 Rockchip 硬件随机数驱动。

Linux 系统随机数获取

在 Linux 系统中，执行以下命令获取随机数（每次执行随机数内容不同）：

cat /dev/hwrng | od -x | head -n 1  

Android 系统随机数获取

在 Android 系统中，通过以下命令获取随机数（每次执行随机数内容不同）：

cat /dev/hw_random | od -x | head -n 1  

2.3 启用硬件 Crypto

当前驱动代码 crypto v1 支持 rk3328，crypto v2 支持 px30/rv1126/rk3568/rk3588，crypto v3支持rv1106。 对于以上平台，只需开启 config 和 dts node 即可启用硬件 crypto。从rv1106开始，支持的feature均会在寄存器信息中体现，crypto v3可以自动适配后续新增芯片的新增功能。

2.3.1 内核配置

方法一：Menuconfig中配置 在 menuconfig 配置中使能 Rockchip 加解密驱动支持，在 dts 中会自动根据芯片平台 compatible id 进行自动适配 v1/v2/v3。（要先确保CONFIG_CRYPTO_HW开启，才能看到硬件crypto的相关配置项）

在 Linux 内核配置界面（以 Linux/arm64 5.10.66 为例），进入 **Cryptographic API -> Hardware crypto devices** 菜单后，与 Rockchip 加密引擎相关的配置项如下：  

- **Rockchip's Cryptographic Engine driver**  
  该项标记为 `[*]` 时，表示启用 Rockchip 加密引擎驱动，使内核支持 Rockchip 芯片的硬件加密功能（如 AES、RSA 等算法的硬件加速）。  

- **Export rockchip crypto device for user space**  
  该项标记为 `[*]` 时，意味着将 Rockchip 加密设备接口导出到用户空间，允许用户态程序调用硬件加密功能，便于上层应用开发调用硬件加密资源。

方法二：内核config文件中配置 在 config 文件中添加如下语句，其中的 CONFIG_CRYPTO_DEV_ROCKCHIP_V3 只是示例，要根据实际的芯片配置，建议使用menuconfig的形式进行修改，会自动选择平台：

CONFIG_CRYPTO_HW=y
CONFIG_CRYPTO_DEV_ROCKCHIP=y
CONFIG_CRYPTO_DEV_ROCKCHIP_V3=y
CONFIG_CRYPTO_DEV_ROCKCHIP_DEV=y

2.3.2 板级 DTS 文件配置

确认 crypto 的 dts 节点配置正常后，直接在板级 dts 文件中开启 crypto 模块即可，如下所示：

&crypto {
    status = "okay";
};

2.3.3 新增芯片平台支持

如果芯片 dtsi 中没有配置 crypto 的 dts 节点，则需要按照以下步骤添加支持。

1. 确定crypto I版本

确定芯片 crypto IP 的版本 v1/ v2/v3，从RV1106开始的V3版本，compatible基本已确定为"rockchip,crypto-v3"，算法的裁剪和feature均由软件自行适配，只需配置好dts即可。

2. 修改驱动代码drivers/crypto/rockchip/rk_crypto_core.c

主要在驱动代码中添加algs_name， soc_data，compatible等信息

/* 增加芯片支持的算法信息，px30属于crypto v2，支持的算法参见crypto_v2_algs */  
/* 特别注意：crypto_v2_algs为crypto v2支持的所有算法。*/  
/* 某些芯片在crypto v2上做了裁剪，如rk1808不支持SHA512算法，因此需要对比TRM确认支持的算法 */  
static char *px30_algs_name[] = {  
    "ecb(aes)", "cbc(aes)", "xts(aes)",  
    "ecb(des)", "cbc(des)",  
    "ecb(des3_ede)", "cbc(des3_ede)",  
    "sha1", "sha256", "sha512", "md5",  
};  

/* 绑定px30_algs_name到px30_soc_data */  
static const struct rk_crypto_soc_data px30_soc_data =  
    RK_CRYPTO_V2_SOC_DATA_INIT(px30_algs_name, false);  

/* 绑定px30_soc_data到id_table */  
static const struct of_device_id crypto_of_id_table[] = {  
    /* crypto v2 in belows */  
    {  
        .compatible = "rockchip,px30-crypto",  
        .data = (void *)&px30_soc_data,  
    },  
    {  
        .compatible = "rockchip,rv1126-crypto",  
        .data = (void *)&rv1126_soc_data,  
    },  
    /* crypto v1 in belows */  
    {  
        .compatible = "rockchip,rk3288-crypto",  
        .data = (void *)&rk3288_soc_data,  
    },  
    { /* sentinel */ }  
};

3. 新增芯片 DTSI 文件配置

在 arch/arm64/boot/dts/rockchip/rkxxx.dtsi 中添加 crypto 节点。

注解

1. 根据芯片 TRM 进行修改确定 CRYPTO 基地址

2. clocks 的宏不同平台可能略有不同，如果 dts 出现报错，可以去 include/dtbindings/clock 目录下， grep -rn CRYPTO 查找对应的 clock 宏名称，如下所示： troy@inno:~/kernel/include/dt-bindings/clock$ grep -rn CRYPTO rk3328-cru.h:57:#define SCLK_CRYPTO 59 rk3328-cru.h:206:#define HCLK_CRYPTO_MST 336 rk3328-cru.h:207:#define HCLK_CRYPTO_SLV 337 rk3328-cru.h:284:#define SRST_CRYPTO 68

一、Crypto v1 DTS 配置

crypto: crypto-controller@ff8a0000 {  
    /* 根据实际配置 crypto 基地址 */  
    compatible = "rockchip,rk3288-crypto"; /* 修改为对应芯片平台，如 "rk3399-crypto" */  
    reg = <0x0 0xff8a0000 0x0 0x4000>; /* 根据实际配置 crypto 基地址 */  
    interrupts = <GIC_SPI 48 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; /* 根据实际配置 crypto 中断号 */  
    clocks = <&cru ACLK_CRYPTO>, <&cru HCLK_CRYPTO>,  
             <&cru SCLK_CRYPTO>, <&cru ACLK_DMAC1>;  
    clock-names = "aclk", "hclk", "sclk", "apb_pclk";  
    resets = <&cru SRST_CRYPTO>;  
    reset-names = "crypto-rst";  
    status = "disabled";  
};  

• 配置说明：

  • compatible：匹配芯片平台的 crypto 驱动，需根据实际芯片修改。

  • reg：设置 crypto 硬件寄存器的基地址和地址范围。

  • interrupts：配置 crypto 模块使用的中断号及类型。

  • clocks 与 clock-names：指定 crypto 所需时钟源及名称。

  • resets 与 reset-names：定义 crypto 模块的复位源及名称。

  • status：当前设为 disabled，启用时需改为 okay。

二、Crypto v2 DTS 配置

对于大部分 Crypto v2 芯片，HWRNG 寄存器地址位于 crypto 地址空间内，配置 reg 时需拆分地址空间（CIPHER、RSA 等部分）。

crypto: crypto@ff500000 {  
    /* 根据实际配置 crypto 基地址 */  
    compatible = "rockchip,rv1126-crypto"; /* 修改为对应芯片平台 */  
    reg = <0xff500000 0x400>, <0xff500480 0x3B80>; /* 根据实际配置 crypto 基地址 */  
    interrupts = <GIC_SPI 3 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;  
    clocks = <&cru CLK_CRYPTO_CORE>, <&cru CLK_CRYPTO_PKA>,  
             <&cru ACLK_CRYPTO>, <&cru HCLK_CRYPTO>;  
    clock-names = "aclk", "hclk", "sclk", "apb_pclk";  
    power-domains = <&power RV1126_PD_CRYPTO>;  
    resets = <&cru SRST_CRYPTO_CORE>;  
    reset-names = "crypto-rst";  
    status = "disabled";  
};  

• 配置说明：

  • compatible：匹配 Crypto v2 芯片平台的驱动。

  • reg：拆分地址空间，第一部分为 CIPHER/HASH 使用寄存器，第二部分为 RSA（PKA）等使用寄存器。

  • interrupts：配置中断号及类型。

  • clocks 与 clock-names：指定所需时钟源及名称。

  • power-domains：关联芯片电源域（按需配置）。

  • resets 与 reset-names：定义复位源及名称。

  • status：当前设为 disabled，启用时需改为 okay。

4. 板级crypto开启

&crypto {
    status = "okay";
};

2.3.4 确认 Crypto 已启用

通过命令 cat /proc/crypto | grep rk 可以查看系统注册的 RK 硬件 crypto 算法。（以 RV1126 为例）

driver : pkcs1pad(rsa-rk,sha256)
driver : rsa-rk
driver : hmac-sm3-rk
driver : hmac-md5-rk
driver : hmac-sha512-rk
driver : hmac-sha256-rk
driver : hmac-sha1-rk
driver : sm3-rk
driver : md5-rk
driver : sha512-rk
driver : sha256-rk
driver : sha1-rk
driver : ofb-des3_ede-rk
driver : cfb-des3_ede-rk
driver : cbc-des3_ede-rk
driver : ecb-des3_ede-rk
driver : ofb-des-rk
driver : cfb-des-rk
driver : cbc-des-rk
driver : ecb-des-rk
driver : xts-aes-rk
driver : ctr-aes-rk
driver : cfb-aes-rk
driver : cbc-aes-rk
driver : ecb-aes-rk
driver : xts-sm4-rk
driver : ctr-sm4-rk
driver : ofb-sm4-rk
driver : cfb-sm4-rk
driver : cbc-sm4-rk
driver : ecb-sm4-rk

通过命令cat /proc/rkcrypto(需要确保升级最新代码，旧的代码不支持该功能)，可以查看rockchip crypto驱动的相关信息。包括crypto 版本，clock时钟频率，当前可用的算法，以及当前驱动运行的一些统计信息，后续会不断进行完善补充。（CRYPTO Version中"CRYPTO V3.0.0.0 multi"表示当前平台支持crypto支持多线程）。

Rockchip Crypto Version: CRYPTO V2.0.0.0
use_soft_aes192 : false
clock info:
aclk 350000000
hclk 150000000
sclk 350000000
pka 350000000
Valid algorithms:
CIPHER:
ecb(sm4)
cbc(sm4)
cfb(sm4)
ofb(sm4)
ctr(sm4)
ecb(aes)
cbc(aes)
cfb(aes)
ofb(aes)
ctr(aes)
ecb(des)
cbc(des)
cfb(des)
ofb(des)
ecb(des3_ede)
cbc(des3_ede)
cfb(des3_ede)
ofb(des3_ede)
AEAD:
gcm(sm4)
gcm(aes)
HASH:
sha1
sha224
sha256
sha384
sha512
md5
sm3
HMAC:
hmac(sha1)
hmac(sha256)
hmac(sha512)
hmac(md5)
hmac(sm3)
ASYM:
rsa
Statistic info:
busy_cnt : 1
equeue_cnt : 28764
dequeue_cnt : 28765
done_cnt : 310710
complete_cnt : 28765
fake_cnt : 0
irq_cnt : 310710
timeout_cnt : 0
error_cnt : 0
last_error : 0
Crypto queue usage [0/50], ever_max = 1, status: idle

3. 应用层开发

3.1 用户空间调用 HWRNG

user space 有两种方式可以获取到硬件 hwrng 输出的随机数：

• 读取 kernel 驱动节点

• 调用 librkcrypto 库中的接口

注解

hwrng 硬件驱动注册成功后可以为 kernel random 驱动增加熵，hwrng 产生的随机数会输入到 random 驱动的熵池中。kernel 的 random 驱动是 CSPRNG（Cryptography Secure Pseudo Random Number Generator），是符合密码学安全标准的。因此如果对随机数质量要求较高的话，可以读取 /dev/random 或者 /dev/urandom 节点获取随机数。

3.1.1 读取内核驱动节点

若 kernel 已开启 rng，在 user space 可通过读取节点获取随机数。Linux 平台读取节点为 /dev/hwrng，Android 平台为 /dev/hw_random。参考代码如下：

#ifdef ANDROID  
#define HWRNG_NODE       "/dev/hw_random"  
#else  
#define HWRNG_NODE       "/dev/hwrng"  
#endif  

RK_RES rk_get_random(uint8_t *data, uint32_t len) {  
    RK_RES res = RK_CRYPTO_SUCCESS;  
    int hwrng_fd = -1;  
    int read_len = 0;  

    hwrng_fd = open(HWRNG_NODE, O_RDONLY, 0);  
    if (hwrng_fd < 0) {  
        E_TRACE("open %s error!", HWRNG_NODE);  
        return RK_CRYPTO_ERR_GENERIC;  
    }  

    read_len = read(hwrng_fd, data, len);  
    if (read_len != len) {  
        E_TRACE("read %s error!", HWRNG_NODE);  
        res = RK_CRYPTO_ERR_GENERIC;  
    }  

    close(hwrng_fd);  
    return res;  
}

3.1.2 调用 librkcrypto API

参考下文 API 说明：rk_get_random。

3.2 用户空间调用 Crypto

user space 使用 librkcrypto api 接口进行调用。本节是对 librkcrypto 的使用说明。

注解

注意：使用前请确认 kernel 中硬件 crypto 是否已启用，启用方法与确认方法参考启用硬件 crypto和确认硬件 crypto 已启用的方法。

3.2.1 适用范围

API	RK3588	RK356x	RV1109/1126
rk_crypto_mem_alloc/free	√	√	√
rk_crypto_init/deinit	√	√	√
rk_get_random	√	√	√
rk_hash_init/update/update_virt/final	√	√	√
rk_cipher_init/crypt/crypt_virt/final	√	√	√
rk_ae_init/set_aad/set_aad_virt/crypt/crypt_virt/final	√	√	√
rk_rsa_pub_encrypt/priv_decrypt/priv_encrypt/pub_decrypt	√	√	√
rk_rsa_sign/verify	√	√	√
rk_write_oem_otp_key	√	√	√
rk_oem_otp_key_is_written	√	√	√
rk_set_oem_hr_otp_read_lock	√	√	√
rk_oem_otp_key_cipher	√	√	√
rk_oem_otp_key_cipher_virt	√	√	√

3.2.2 版本依赖

V1.2.0版本librkcrypto库功能依赖kernel以下提交点，若kernel crypto驱动没更新到以下提交点，可能会导致部分功能不可用。 kernel 4.19

commit c255a0aa097afbf7f28e3c0770c5ab778e5616b2
Author: Lin Jinhan <troy.lin@rock-chips.com>
Date: Tue Sep 13 17:20:46 2022 +0800
crypto: rockchip: rk3326/px30 add aes gcm support
Signed-off-by: Lin Jinhan <troy.lin@rock-chips.com>
Change-Id: I75949554d4f573c63092841eef76765a69cc6b24

kernel 5.10

commit 47e85085826daf6401265b803ac9ac7116ae6bb4
Author: Lin Jinhan <troy.lin@rock-chips.com>
Date: Tue Sep 13 17:20:46 2022 +0800
crypto: rockchip: rk3326/px30 add aes gcm support
Signed-off-by: Lin Jinhan <troy.lin@rock-chips.com>
Change-Id: I75949554d4f573c63092841eef76765a69cc6b24

3.2.3 注意事项

• 对称算法的输入数据长度，要求与所选算法和模式的数据长度要求一致。 比如 ECB/CBC 等要求 block 对齐，CTS/CTR 等则无数据长度对齐要求。API 中不做填充处理。

• 如果计算数据量较大，为了提高效率，建议选用通过 dma_fd 传递数据的算法接口。 由于 crypto 只支持 4G 以内连续物理地址，因此 dma fd 分配的 buffer 必须是 4G 以内物理连续地址（CMA）。可以使用 librkcrypto 提供的 rk_crypto_mem 相关接口分配，也可以自行用 DRM 等内存分配接口分配得到 dma fd。

• CMA 配置： 由于 crypto 只支持 4G 以内的 CMA 地址访问，如果设备使用内存超过 4G，需要修改 dts 中 CMA 的配置，否则 rk_crypto_mem 虽然能分配成功，但是分配出的内存无法使用。以下以 rk3588-android.dtsi 平台为例。其中 0x10000000 为 CMA 的起始地址（256MB 处，尽量不要修改），0x00800000 为 CMA 的大小，可以根据实际需要进行修改。CMA 相关说明见文档<Rockchip_Developer_Guide_Linux_CMA_CN>。

--- a/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-android.dtsi
+++ b/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-android.dtsi
@@ -70,7 +70,8 @@
            cma {
                        compatible = "shared-dma-pool";
                        reusable;
-                       size = <0x0 (8 * 0x100000)>;
+                       //size = <0x0 (8 * 0x100000)>;
+                       reg = <0x0 0x10000000 0x0 0x00800000>;
                        linux,cma-default;
                };

• 使用以下接口前，需确保 TEE 功能可用，TEE 相关说明见<Rockchip_Developer_Guide_TEE_SDK_CN>文档。

• rk_set_oem_hr_otp_read_lock ：当设置的 key_id 为 RK_OEM_OTP_KEY0/1/2 时，设置成功后，会影响其他 OTP 区域的属性。 例如部分 OTP 区域变为不可写，详见<Rockchip_Developer_Guide_OTP_CN>文档。因此，建议优先使用 RK_OEM_OTP_KEY3 。

• rk_oem_otp_key_cipher_virt ：支持的 len 最大值受 TEE 的共享内存影响，如果使用本接口前已占用 TEE 共享内存，那么 len 的最大值可能比预期的小。

3.2.4 关键数据结构

3.2.4.1 rk_crypto_mem

typedef struct {  
    void        *vaddr;  
    int         dma_fd;  
    size_t      size;  
} rk_crypto_mem;  

• vaddr：内存的虚拟地址。

• dma_fd：内存对应的 DMA 文件描述符句柄。

• size：内存区域的大小。

3.2.4.2 rk_cipher_config

typedef struct {  
    uint32_t    algo;  
    uint32_t    mode;  
    uint32_t    operation;  
    uint8_t     key[64];  
    uint32_t    key_len;  
    uint8_t     iv[16];  
    void        *reserved;  
} rk_cipher_config;  

• algo：算法类型，取值参考 RK_CRYPTO_ALGO，具体范围以 API 描述为准。

• mode：算法模式，参考 RK_CIPHER_MODE，支持 ECB/CBC/CTR/CFB/OFB 等模式。

• operation：加解密模式，参考 RK_CRYPTO_OPERATION。

• key：密钥明文（使用 otp key 操作时无效）。

• key_len：密钥长度（单位：字节）。

• iv：初始向量（ECB 模式无效，其他模式下，执行 rk_cipher_crypt/crypt_virt 会自动更新，用于多次分段计算）。

• reserved：预留字段。

3.2.4.3 rk_ae_config

typedef struct {  
    uint32_t    algo;  
    uint32_t    mode;  
    uint32_t    operation;  
    uint8_t     key[32];  
    uint32_t    key_len;  
    uint8_t     iv[16];  
    uint32_t    iv_len;  
    uint32_t    tag_len;  
    uint32_t    aad_len;  
    uint32_t    payload_len;  
    void        *reserved;  
} rk_ae_config;  

• algo：算法类型，参考 RK_CRYPTO_ALGO，支持 AES/SM4。

• mode：算法模式，参考 RK_CIPHER_MODE，支持 GCM/CCM。

• operation：加解密模式，参考 RK_CRYPTO_OPERATION。

• key：密钥明文（使用 keyladder 操作时无效）。

• key_len：密钥长度（单位：字节）。

• iv：初始向量。

• iv_len：IV 的长度（单位：字节）。

• tag_len：TAG 的长度（单位：字节）。

• aad_len：AAD 的长度（单位：字节）。

• payload_len：Payload 的长度（单位：字节）。

• reserved：预留字段。

3.2.4.4 rk_hash_config

typedef struct {  
    uint32_t    algo;  
    uint8_t     *key;  
    uint32_t    key_len;  
} rk_hash_config;  

• algo：算法类型，参考 RK_CRYPTO_ALGO，支持 HASH/HMAC 等多种算法。

• key：hash-mac 密钥（仅当 algo 为 HMAC 类型算法时有效）。

• key_len：key 的长度（单位：字节）。

3.2.4.5 rk_rsa_pub_key

typedef struct {  
    const uint8_t     *n;  
    const uint8_t     *e;  
    uint16_t          n_len;  
    uint16_t          e_len;  
} rk_rsa_pub_key;  

• n：模长，与 OpenSSL 相同，大端模式。

• e：指数，与 OpenSSL 相同，大端模式。

• n_len：模长的长度。

• e_len：指数的长度。

3.2.4.6 rk_rsa_pub_key_pack

typedef struct {  
    enum RK_RSA_KEY_TYPE    key_type;  
    rk_rsa_pub_key          key;  
} rk_rsa_pub_key_pack;  

• key_type：密钥类型，参考 RK_RSA_KEY_TYPE，支持明文密钥和 OTP_KEY 加密后的密文密钥，librkcrypto 会将传入的密钥，用对应的 otp key 密钥解密后再使用。

• key：公钥内容，结构定义见 rk_rsa_pub_key。

3.2.4.7 rk_rsa_priv_key

typedef struct {  
    const uint8_t     *n;  
    const uint8_t     *e;  
    const uint8_t     *d;  
    const uint8_t     *p;  
    const uint8_t     *q;  
    const uint8_t     *dp;  
    const uint8_t     *dq;  
    const uint8_t     *qp;  
    uint16_t          n_len;  
    uint16_t          e_len;  
    uint16_t          d_len;  
    uint16_t          p_len;  
    uint16_t          q_len;  
    uint16_t          dp_len;  
    uint16_t          dq_len;  
    uint16_t          qp_len;  
} rk_rsa_priv_key;  

• n：模长，与 OpenSSL 相同，采用大端模式。

• e：指数，与 OpenSSL 相同，采用大端模式。

• d：模反元素（即私钥），与 OpenSSL 相同，采用大端模式。

• p：可选参数。

• q：可选参数。

• dp：可选参数。

• dq：可选参数。

• qp：可选参数。

• n_len：模长 n 的长度。

• e_len：指数 e 的长度。

• d_len：私钥 d 的长度。

• p_len：参数 p 的长度。

• q_len：参数 q 的长度。

• dp_len：参数 dp 的长度。

• dq_len：参数 dq 的长度。

• qp_len：参数 qp 的长度。

3.2.4.8 rk_rsa_priv_key_pack

typedef struct {  
    enum RK_RSA_KEY_TYPE    key_type;  
    rk_rsa_priv_key         key;  
} rk_rsa_priv_key_pack;  

• key_type：密钥类型，参考 RK_RSA_KEY_TYPE，支持明文密钥和 OTP_KEY 加密后的密文密钥，librkcrypto 会将传入的密钥，通过对应的 otp key 密钥解密后使用。

• key：私钥内容，具体结构定义参考 rk_rsa_priv_key。

3.2.5 常量定义

略 详见Rockchip_Developer_Guide_Crypto_HWRNG_CN.pdf

3.2.6 API 列表

略 详见Rockchip_Developer_Guide_Crypto_HWRNG_CN.pdf

3.2.7 Debug 日志

librkcrypto 的日志级别如下所示：

日志级别	值
TRACE_TOP	0
TRACE_ERROR	1
TRACE_INFO	2
TRACE_DEBUG	3
TRACE_VERBOSE	4
TRACE_BUTT	-

默认日志级别为 TRACE_INFO。

可以通过设置环境变量修改日志级别，需要在 librkcrypto 库加载之前设置环境变量才会生效。也可以在 rk_crypto_init 之前通过 rkcrypto_set_trace_level 接口进行设置。具体设置方法如下：

• Android: setprop vendor.rkcrypto.trace.level 1/2/3/4

• Linux: export rkcrypto_trace_level=1/2/3/4

4. 硬件 Crypto 性能数据

• 性能数据参考了典型的芯片在 uboot 下的性能，具体详细的性能见 librkcrypto 源码中的 perf_reports 目录。

• perf_reports 目录的性能为应用层调用 kernel crypto 内核驱动在最高 CPU/DDR 定频下的实测，由于系统调用的原因，性能会比uboot 测试的性能略低。

4.1 U-Boot 层性能

4.1.1 Crypto v1 性能数据

测试环境（uboot RK3399）: 时钟：CRYPTO_CORE = 200M，不同芯片的最高频率略有不同 CIPHER/HASH 算法性能测试：

算法	实际 (MBps)	理论 (MBps)
DES	-	<= 94
TDES	-	<= 31
AES-128	-	<= 290
AES-192	-	<= 246
AES-256	-	< 213
MD5	125	< 196
SHA1	125	< 158
SHA256	125	-

RSA 算法性能测试：

| RSA 算法长度(nbits) | 公钥加密/私钥解密 (ms) |
|---------------------|-----------------------|
| 2048                | 8 / 632               |

4.1.2 crypto v2 / v3 /v4 性能数据

这几个版本的CRYPTO IP计算核心没有发生大的变化，性能差异只体现在CRYPTO IP的工作主频上，CRYPTO V3的主频最高可以到350M，其理论性能可以在V2的基础上进行简单换算。 测试环境（uboot RV1126 V2）： 时钟：CRYPTO_CORE = 200M，CRYPTO_PKA=300M, DDR=786M Hash/HMAC：总共测试 128M 的数据，每次计算 4M 的数据 DES/3DES/AES/SM4：总共测试 128M 数据，每次计算 4M 的明文和 4M 的 aad 数据

ALGO	MODE	Actual (Mbps)	Theoretical (Mbps)
HASH/HMAC	MD5	183	196
	SHA1	148	158
	SHA256/224	183	196
	SHA512/384/512_224/512_256	288	316
	SM3	183	--
DES	ECB	289	352
	CBC/CFB/OFB	79	88
3DES	ECB	107	116
	CBC/CFB/OFB	27	29
AES (128 | 192 | 256)	ECB/CTR/XTS	447 | 442 | 436	1066 | 914 | 800
	CBC/CFB/OFB/CTS	234 | 204 | 180	266 | 228 | 200
	CMAC/CBC_MAC	245 | 212 | 186	266 | 228 | 200
	CCM(data+aad)	180 | 162 | 146	--
	GCM(data+aad)	196 | 184 | 174	--
SM4	ECB/CTR/XTS	320	--
	CBC/CFB/OFB/CTS	87	--
	CMAC/CBC_MAC	89	--
	CCM(data+aad)	156	--
	GCM(data+aad)	114	--
RSA 测试方法：生成 rsa key，包含 n, e, d，执行加密和解密测试。
加密测试：密文 = d ^e % n
解密测试：明文 = d^d % n
RSA类型	ENC/DEC	Time(ms)
-----------	---------	----------
RSA-1024	ENC	< 1
	DEC	12
RSA-2048	ENC	1
	DEC	93
RSA-3072	ENC	1
	DEC	304
RSA-4096	ENC	2
	DEC	710

5. References

1. Rockchip 官方文档：Rockchip_Developer_Guide_Crypto_HWRNG_CN.pdf

2. Linux 内核源码：drivers/crypto/rockchip/

3. NIST SP 800-90B：随机数生成安全标准

6. 附录

6.1 术语

• TRNG：真随机数生成器（True Random Number Generator）。

• DMA：直接内存访问（Direct Memory Access）。

• OTP：一次性可编程存储器（One-Time Programmable）。

注：实际开发需结合具体芯片型号（如 RK3588）和官方 SDK 进行适配。