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ESP32 Flash 加密指南

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版本 1.0
版权 © 2017

关于本⼿手册
本⽂文介绍了了 ESP32 flash 加解密的原理理以及如何使⽤用和关闭加密功能。

发布说明
⽇日期

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2017.07

V1.0

⾸首次发布。

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⽬目录
1. 概述......................................................................................................................................... 1
2. Flash 加密机制........................................................................................................................2
3. Flash 加密初始化 .................................................................................................................... 3
4. 使⽤用 Flash 加密....................................................................................................................... 4
4.1. Flash 解密的范围 ........................................................................................................................4
4.2. 读加密 Flash ...............................................................................................................................4
4.3. 写加密 Flash ...............................................................................................................................4

5. 更更新加密 Flash........................................................................................................................6
5.1. OTA 升级 ....................................................................................................................................6
5.2. 串串⼝口烧写 .....................................................................................................................................6
5.3. 更更新 Flash 的限制 .......................................................................................................................6
5.4. 串串⼝口烧写的注意事项 ...................................................................................................................6
5.5. 串串⼝口重新烧写程序.......................................................................................................................6
5.6. 关闭串串⼝口烧写 ..............................................................................................................................7

6. 预⽣生成 Flash 加密密钥 ............................................................................................................ 8
6.1. 预⽣生成 Flash 加密密钥 ................................................................................................................8
6.2. 烧写 Flash 加密密钥 ...................................................................................................................8
6.3. 使⽤用预⽣生成的密钥进⾏行行第⼀一次烧写 .............................................................................................9
6.4. 使⽤用预⽣生成的密钥重烧 Flash ......................................................................................................9

7. 关闭 Flash 加密..................................................................................................................... 10
8. Flash 加密的局限 .................................................................................................................. 11
9. Flash 加密⾼高级功能 ..............................................................................................................12
9.1. 加密分区标志 ............................................................................................................................12
9.2. 启⽤用 UART 引导加载程序加解密 .............................................................................................. 12
9.3. 设置 FLASH_CRYPT_CONFIG .................................................................................................13

10.技术参考 ............................................................................................................................... 14
10.1. FLASH_CRYPT_CNT eFuse .....................................................................................................14
10.2. FLASH 加密算法.......................................................................................................................14

1. 概述
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概述

1.

ESP32 flash 加密功能⽤用于加密 ESP32 SPI flash ⾥里里的内容。启⽤用 flash 加密时，⼤大部分
flash 内容可以防⽌止物理理读取。
Flash 加密功能与安全启动 (secure boot) 功能是分开的，⽤用户可以直接使⽤用 flash 加密功
能。但是，如果要保证安全的使⽤用环境，建议将这两个功能⼀一起使⽤用。
📖 说明：
启⽤用 flash 加密会限制后续对 flash 内容的更更新。使⽤用 flash 加密功能前请必阅读本⽂文档。

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2. Flash 加密机制
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Flash 加密机制

2.

• Flash 的内容是使⽤用 256-bit 密钥的 AES 进⾏行行加密的。Flash 加密密钥存储在芯⽚片内部

的 eFuse 中，并且（在默认情况下）软件不不能对其读写。
• 通过 ESP32 的 flash 缓存映射功能可以对 flash 进⾏行行透明读写，映射到地址空间的任意

flash 区域在读取时都会被透明解密。
• ⽤用户将明⽂文数据烧录到 ESP32 来启动加密功能，引导加载程序会在⾸首次启动时对数据

在 flash 原处进⾏行行加密。
• 并⾮非所有的 flash 数据都会被加密。被加密 flash 数据包括：

- 引导加载程序
- secure boot 引导加载程序摘要（如果启⽤用了了 secure boot）
- 分区表
- 所有“app”类型的分区
- OTA data 分区（OTA data 最多可以有⼀一个，当需要使⽤用 OTA 功能时会有该分区）
- 分区表中所有标有“encrypt”的分区
⼀一些数据分区可能需要保持不不加密以便便于访问，或者可以使⽤用在数据加密时⽆无效的
flash 更更新算法。⽤用于⾮非易易失性存储的 NVS 分区不不能加密。
• Flash 加密密钥存储在 ESP32 芯⽚片内部的 eFuse 密钥块 1 中。默认情况下，该密钥是

读写保护的，软件⽆无法访问或更更改。
• Flash 加密的算法是 AES-256，密钥会根据 flash 的每 32 字节块的偏移地址进⾏行行加密。

即 flash 的每 32 字节块（两个连续的 16 字节 AES 块）使⽤用⼀一个唯⼀一的密钥进⾏行行加密，
这个唯⼀一的密钥是由 flash 加密密钥⽣生成的。
• 虽然在芯⽚片上运⾏行行的软件可以透明解密 flash 内容，但默认情况下，如果启动了了 flash

加密，则 UART 引导加载程序⽆无法解密（或加密）数据。
• 所以，如果要使⽤用 flash 加密的功能，在编写代码时必须谨慎。

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3. Flash 加密初始化
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Flash 加密初始化

3.

本章介绍了了默认（推荐）的 flash 加密初始化的过程。这个过程可以为开发或其他⽬目的定
制。详细信息请参阅章节 Flash 加密⾼高级功能。
⚠ 注意：
⼀一旦在第⼀一次启动时使⽤用了了 flash 加密功能，则硬件最多允许后续 3 次通过串串⼝口更更新 flash 内容。串串⼝口升级需
要遵循特定的程序，具体请参考章节串串⼝口烧写。

启⽤用 flash 加密的过程如下：
1. 编译引导加载程序时必须确保⽀支持 flash 加密功能。在 make menuconfig 中，导航到
Security Features，将 Enable flash encryption on boot 勾选为 Yes。
2. 如果要使⽤用 Secure Boot 功能，则最好同时勾选这些选项。请先阅读 Secure Boot 的⽂文
档。
3. 构建并烧录引导程序、分区表和出⼚厂 app image。这些分区最初被写⼊入 flash 时未加
密。
4. 第⼀一次启动时，引导加载程序会读出 FLASH_CRYPT_CNT eFuse 的值为 0（出⼚厂默认
值），然后会使⽤用硬件随机数⽣生成器器⽣生成 flash 加密密钥。此密钥存储在 eFuse 中。此
密钥被读写保护，防⽌止软件进⼀一步访问。
5. 所有加密分区由引导加载程序直接就地加密。就地加密可能需要⼀一些时间（⼤大的分区可
能需要⼀一分钟）。
⚠ 注意：
第⼀一次启动加密正在运⾏行行时不不要中断 ESP32 的电源。如果电源中断，flash 内容会被破坏，需要再次使⽤用未
加密的数据进⾏行行烧写。重新烧写不不会计⼊入烧写的限制总数。

6. 烧写完成后，默认烧写 eFuse 来防⽌止加密的 flash在 UART 引导加载程序运⾏行行时被访
问。
7. FLASH_CRYPT_CONFIG eFuse 也烧写为最⼤大值 (0xF)，以最⼤大化 flash 算法中被修改的密
钥的⽐比特数。更更多信息请参阅章节设置 FLASH_CRYPT_CONFIG。
8. 最后，FLASH_CRYPT_CNT eFuse 被烧写为初始值 1。正是这个 eFuse 激活了了透明 flash
加密层，并限制了了后续串串⼝口重烧 flash 的次数。有关 FLASH_CRYPT_CNT eFuse 的详细信
息，请参阅章节升级加密 Flash。
9. 引导加载程序从新加密的 flash 中⾃自动重启。

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4. 使⽤用 Flash 加密
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使⽤用 Flash 加密

4.

ESP32 app 代码可以通过调⽤用 esp_flash_encryption_enabled 检查 flash 加密是否启⽤用。
启⽤用 flash 加密后，从代码访问 flash 内容时需要注意以下事项。

4.1. Flash 解密的范围
每当 FLASH_CRYPT_CNT eFuse 的奇数个⽐比特被置为 1 时，通过 MMU的 flash 缓存访问的所
有 flash 内容都将被透明地解密。这些 flash 内容包括：
- flash (IROM) 中的可执⾏行行 app 代码
- 存储在 flash (DROM) 中的所有只读数据。
- 通过 esp_spi_flash_mmap 访问的数据
- 由 ROM 引导加载程序读取的软件 bootloader image。
⚠ 注意：
MMU flash 缓存⽆无条件地解密所有数据。在 flash 中未加密存储的数据会被“透明解密”，并且在软件看来是乱
码。

4.2. 读加密 Flash
要读取数据⽽而不不使⽤用 flash 缓存 MMU 映射，我们建议使⽤用分区读取函数
esp_partition_read。使⽤用此函数时，只有加密分区中的数据才会被解密。其他分区将被
不不加密读取。这样，软件可以以相同的⽅方式访问加密和⾮非加密的 flash。
通过其他 SPI 串串⼝口 API 读取的数据不不会被解密：
- 通过 esp_spi_flash_read 读取的数据不不被解密
- 通过 ROM 函数 SPIRead() 读取的数据不不被解密（ESP-IDF app 不不⽀支持此函数）
- 使⽤用⾮非易易失性存储 (NVS) API 存储的数据不不被加密，只能通过 SPI 的⽅方式读取明⽂文
数据。

4.3. 写加密 Flash
可能的话，建议使⽤用分区写函数 esp_partition_write。使⽤用此函数时，数据只有写⼊入加
密分区时才会被加密。数据写⼊入其他分区不不会被加密。这样，软件可以以相同的⽅方式访问
加密和⾮非加密的 flash。

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4. 使⽤用 Flash 加密
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当 write_encrypted 参数设置为 true 时，esp_spi_flash_write 函数才会加密数据，否
则，不不会加密数据。
ROM 函数 esp_rom_spiflash_write_encrypted 把加密数据写⼊入 flash，ROM 函数
SPIWrite 把不不加密的数据写⼊入 flash。（ESP-IDF app 不不⽀支持这些函数）。
未加密数据的最⼩小写⼊入⼤大⼩小为 4 字节（对⻬齐⽅方式为 4 字节）。由于数据以块的形式加密，
所以加密数据的最⼩小写⼊入⼤大⼩小为 16 字节（对⻬齐⽅方式为 16 字节）。

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5. 更更新加密 Flash
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更更新加密 Flash

5.
5.1. OTA 升级

加密分区的 OTA 升级将⾃自动加密，使⽤用 esp_partition_write 函数即可。

5.2. 串串⼝口烧写
如果不不使⽤用 secure boot，FLASH_CRYPT_CNT eFuse 允许通过串串⼝口（或其他物理理⽅方法）重烧
flash，最多可以重烧 3次。
该过程涉及烧写明⽂文数据，然后重复烧写 FLASH_CRYPT_CNT eFuse，导致引导加载程序重
新加密此数据。

5.3. 更更新 Flash 的限制
加上初始的加密 flash，总共可以通过串串⼝口进⾏行行 4 次烧写。
关闭第四次加密后，FLASH_CRYPT_CNT 的最⼤大值为 0xFF，加密被永久关闭。
使⽤用 OTA 升级或预⽣生成的加密密钥可以不不受次数的限制。

5.4. 串串⼝口烧写的注意事项
• 当通过串串⼝口重新烧写时，要重新烧写每⼀一个最初写⼊入明⽂文数据的分区（包括引导加载程

序）。可以跳过不不是“当前选择的”OTA app 分区（除⾮非在那⾥里里找到明⽂文 app image，否
则这些分区不不会被重新加密。）但是，任何标有“encrypt”标志的分区将⽆无条件地被重新
加密，这意味着任何已加密的数据将被⼆二次加密并被破坏。
使⽤用 make flash ⼀一起烧写所有需要烧写的分区。
• 如果启⽤用 secure boot，则⽆无法通过串串⼝口重新烧写，除⾮非启⽤用 secure boot的

Reflashable 选项，预⽣生成⼀一个密钥并将其烧写到 ESP32（请参阅 secure boot ⽂文
档）。在这种情况下，您可以重新烧写明⽂文 secure boot 摘要和 bootloader image 到偏
移地址 0x0。在烧写其他明⽂文数据之前，需要重新烧写该摘要。

5.5. 串串⼝口重新烧写程序
1. 正常构建 app。

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5. 更更新加密 Flash
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2. 正常使⽤用明⽂文数据烧写设备（使⽤用 make flash 或 esptool.py 命令。）烧写所有之前
加密的分区，包括引导程序（⻅见上⼀一节）。
3. 此时，设备将⽆无法启动（消息为 flash read err, 1000），因为它需要⼀一个加密的引
导加载程序，但引导加载程序是明⽂文。
4. 通过运⾏行行命令 espefuse.py burn_efuse FLASH_CRYPT_CNT 来烧写 FLASH_CRYPT_CNT。
espefuse.py ⾃自动将⽐比特的计数递增 1，以此来关闭加密。
5. 重置设备，设备会重新加密明⽂文分区，然后再次烧写 FLASH_CRYPT_CNT 以重新启⽤用加
密。

5.6. 关闭串串⼝口烧写
启⽤用 flash 加密（即第⼀一次启动完成）后，使⽤用 espefuse.py 写保护 FLASH_CRYPT_CNT，
以此关闭串串⼝口烧写。
espefuse.py --port PORT write_protect_efuse FLASH_CRYPT_CNT

这样可以防⽌止进⼀一步修改 flash 加密的启⽤用和关闭。

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6. 预⽣生成 Flash 加密密钥
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预⽣生成 Flash 加密密钥

6.

可以在主机上预⽣生成⼀一个 flash 加密密钥，并将其烧写到 ESP32 的 eFuse 密钥块中。这实
现了了在主机上预先加密数据，并烧写到 ESP32，⽽而不不需要明⽂文烧写更更新 flash。
这种⽅方式有利利于开发，因为它消除了了 4 次重新烧写的限制。它还允许在启⽤用 secure boot
的情况下重新烧写，因为引导加载程序不不需要每次都重新烧写。
⚠ 注意：
此⽅方法仅⽤用于协助开发，不不适⽤用于⽣生产设备。如果是⽤用于⽣生产设备，请确保密钥是从⾼高质量量的随机数字源⽣生
成的，并且不不要在多个设备上共享 flash 加密密钥。

6.1. 预⽣生成 Flash 加密密钥
Flash 加密密钥是 32 个字节的随机数据。您可以使⽤用 espsecure.py ⽣生成随机密钥：
espsecure.py generate_flash_encryption_key my_flash_encryption_key.bin

（该数据的随机性取决于操作系统，也是 Python 安装的随机数据源。）
或者，如果您使⽤用了了 secure boot，并且有 secure boot 签名密钥，那么可以⽣生成⼀一个安全
引导私有签名密钥的确定性 SHA-256 摘要，并将其作为 flash 加密密钥：
espsecure.py digest_private-key --keyfile secure_boot_signing_key.pem
my_flash_encryption_key.bin

（如果启⽤用 secure boot 的 reflashable 模式，则相同的 32 个字节会作为 secure boot 的
摘要密钥。）
从 secure boot 的数字签名 (signing) 密钥⽣生成 flash 加密密钥意味着您只需要存储⼀一个密
钥⽂文件。但是，这种⽅方法不不适⽤用于⽣生产设备。

6.2. 烧写 Flash 加密密钥
⼀一旦⽣生成了了 flash 加密密钥，您需要将其烧写到 ESP32 的 eFuse 密钥块。（这必须在第⼀一
次加密启动之前完成，否则 ESP32 将⽣生成⼀一个软件⽆无法访问或修改的随机密钥。）
烧写密钥到设备（只需要烧录⼀一次）：
espefuse.py --port PORT burn_key flash_encryption my_flash_encryption_key.bin

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6. 预⽣生成 Flash 加密密钥
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6.3. 使⽤用预⽣生成的密钥进⾏行行第⼀一次烧写
烧写密钥后，按照与章节 Flash 加密初始化相同的步骤在第⼀一次启动时烧写明⽂文 image。
引导程序将使⽤用预烧录的密钥启⽤用 flash 加密，并加密所有分区。

6.4. 使⽤用预⽣生成的密钥重烧 Flash
Flash 加密在第⼀一次安全启动开启后，重新烧写加密 image 需要⼀一步额外的⼿手动操作。我
们需要预先加密想要在 flash 中更更新的数据。
假设这是⽤用于烧写明⽂文数据的命令：
esptool.py --port / dev / ttyUSB0 --baud 115200 write_flash 0x10000 build / my-app.bin

⼆二进制 app image build / my-app.bin 被写⼊入 0x10000 。需要使⽤用此⽂文件名和偏移地址来
加密数据，如下所示：
esfsecure.py encrypt_flash_data --keyfile my_flash_encryption_key.bin --address 0x10000 -o
build / my-app-encrypted.bin build / my-app.bin

此示例例命令将使⽤用提供的密钥加密 my-app.bin，并⽣生成⼀一个加密的⽂文件 my-appencrypted.bin。确保地址参数与您打算烧录 BIN ⽂文件的地址匹配。然后，使⽤用
esptool.py 烧写加密的 BIN ⽂文件：
esptool.py --port / dev / ttyUSB0 --baud 115200 write_flash 0x10000 build / my-appencrypted.bin

不不需要其他操作或 eFuse 操作，因为数据在烧写时已经加密了了。

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7. 关闭 Flash 加密
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关闭 Flash 加密

7.

如果您不不⼩小⼼心启⽤用了了 flash 加密，下⼀一次烧写明⽂文数据时将会软启动 ESP32（设备将不不断
重启，并打印错误 flash read err, 1000）。您可以通过烧写 FLASH_CRYPT_CNT eFuse 来
关闭 flash 加密。
1. ⾸首先运⾏行行 make menuconfig，取消选中 Security Features 下的 Enable flash
encryption boot。
2. 退出 menuconfig 并保存新配置。
3. 再次运⾏行行 make menuconfig，并仔细检查你是否真的取消了了这个选项！(如果启⽤用此选
项，则引导加载程序将在启动时⽴立即重新启⽤用加密。)
4. 运⾏行行 make flash 构建并烧写⼀一个新的引导加载程序和 app，⽽而不不启⽤用 flash 加密。
5. 运⾏行行 espefuse.py (components/esptool_py/esptool）来禁⽤用 FLASH_CRYPT_CNT
eFuse：
6. 重启 ESP32，flash 加密应该已经被关闭，引导加载程序将正常启动。

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8. Flash 加密的局限
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Flash 加密的局限

8.

Flash 加密可防⽌止明⽂文被读出，从⽽而防⽌止未经授权的固件读写。了了解 flash 加密系统的局限
性⾮非常重要：
• Flash 加密性能的强弱取决于密钥。因此，我们建议⾸首次启动时在设备上⽣生成密钥（默

认⾏行行为）。如果在设备外⽣生成密钥，请确保遵循正确的过程。
• 并⾮非所有数据都被加密存储。如果将数据存储在 flash，请检查您使⽤用的⽅方法（库，API

等）是否⽀支持 flash 加密。
• Flash 加密不不会阻⽌止攻击者了了解闪存的⾼高级布局。这是因为相邻的两个 16 字节 AES 块

使⽤用同⼀一个 AES 密钥。如果这些相邻的 16 字节块包含相同的内容（⽐比如空⽩白或填充
区域）时，这些块被加密时会产⽣生匹配的加密块对。这可能会让攻击者在加密设备之间
进⾏行行⾼高级别⽐比较（即，判断两台设备是否运⾏行行相同的固件版本）。
• 出于同样的原因，攻击者可以随时知道⼀一对相邻的 16 字节块（32 字节对⻬齐）是否包

含相同的内容。如果要存储的是敏敏感数据，请牢记这⼀一点。可以设计⼀一下 flash 阻⽌止攻
击者（每 16 个字节使⽤用计数器器字节或其他不不相同的值即可）。
• Flash 加密不不⾜足以阻⽌止攻击者修改设备的固件。要防⽌止未经授权的固件在设备上运⾏行行，

请配合使⽤用 secure boot。

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9. Flash 加密⾼高级功能
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Flash 加密⾼高级功能

9.
9.1. 加密分区标志

某些分区默认加密。您也可以将任意分区标记为需要加密：
在分区表描述的 CSV ⽂文件中有标志字段。
标志字段通常留留空，如果在字段中写 encrypted，则分区将标记为加密，并将此处写⼊入的
数据视为加密（就像 app 分区⼀一样）：
# Name,

Type, SubType, Offset,

Size, Flags

nvs,

data, nvs,

0x9000,

0x6000

phy_init, data, phy,

0xf000,

0x1000

factory,

app,

factory, 0x10000, 1M

secret_data, 0x40, 0x01, 0x20000, 256K, encrypted

• 默认分区表都不不包括任何加密的数据分区。
• 没有必要将 app 分区标记为加密，它们总是被视为加密的。
• 如果未启⽤用 flash 加密，则 encrypted 标志不不起作⽤用。
• 如果您希望保护 phy_init 数据防⽌止物理理读取或修改，可以将 phy 分区标记为加密。
• nvs 分区⽆无法被标记为加密。

9.2. 启⽤用 UART 引导加载程序加解密
默认情况下，⾸首次启动时，flash 加密过程会烧写 DISABLE_DL_ENCRYPT，
DISABLE_DL_DECRYPT 和 DISABLE_DL_CACHE：
• DISABLE_DL_ENCRYPT 在 UART 引导加载程序启动模式下禁⽤用 flash 加密操作。
• DISABLE_DL_DECRYPT 在 UART 引导加载程序模式下关闭透明解密，即使使⽤用

FLASH_CRYPT_CNT eFuse 将其使能。
• DISABLE_DL_CACHE 在 UART 引导加载程序模式下禁⽤用整个 MMU flash 缓存。

在第⼀一次启动之前，可以仅烧写某些 eFuse ⽐比特，并写保护其余的 eFuse ⽐比特（使⽤用未设
置的值 0），以便便保留留它们。例例如：
espefuse.py --port PORT burn_efuse DISABLE_DL_DECRYPT
espefuse.py --port PORT write_protect_efuse DISABLE_DL_ENCRYPT

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9. Flash 加密⾼高级功能
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（请注意，这 3 个 eFuse ⽐比特都通过同⼀一个写保护位关闭，因此写保护⼀一个⽐比特将⼀一起作
⽤用于这 3 个⽐比特。因此，配置⽐比特必须在写保护之前进⾏行行。）
⚠ 注意：
• 写保护这些 eFuse ⽐比特以保持他们不不被设置作⽤用不不⼤大，因为 esptool.py 不不⽀支持写⼊入或读取加密 flash。
• DISABLE_DL_DECRYPT 未被设置（即值为 0），这会使 flash 加密⽆无效，因为具有物理理访问权限的攻击

者可以使⽤用 UART 引导加载程序模式（使⽤用⾃自定义存根代码）读出 flash 中的内容。

9.3. 设置 FLASH_CRYPT_CONFIG
FLASH_CRYPT_CONFIG eFuse 决定 flash 加密密钥中进⾏行行块偏移“调整”的⽐比特数。详细信息
请参阅章节 Flash 加密算法。
引导加载程序的⾸首次引导始终将此值设置为最⼤大值 0xF。
可以⼿手动烧写这些 eFuse，并在⾸首次启动之前进⾏行行写保护，以便便选择不不同的调整值。但是
我们不不推荐这样做。
当 FLASH_CRYPT_CONFIG 值为零时，我们强烈烈建议不不要写保护。如果此 eFuse 设置为零，
flash 加密密钥中的⽐比特不不会被调整，flash 加密算法等同于 AES ECB 模式。

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10. 技术参考
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技术参考

10.
10.1. FLASH_CRYPT_CNT eFuse

FLASH_CRYPT_CNT 是⼀一个 8-bit eFuse 字段，⽤用于控制 flash 加密。Flash 加密的启⽤用或关闭
取决于此 eFuse 中设置为“1”的位数，具体如下：
• 当偶数个 (0, 2, 4, 6, 8) ⽐比特被置位时：关闭 Flash 加密，任何加密数据都不不能被解密。

如果引导加载程序的 Enable flash encryption on boot 被启⽤用，则引导加载程序会获得这
个信息，然后当它发现未被加密的数据时会重新加密 flash。加密完成后，引导加载程序会
将 eFuse 中的另⼀一⽐比特置为'1'，表示有奇数个⽐比特被置为 1。
1. 在第⼀一个明⽂文启动时，⽐比特的计数为全新值 0，引导加载程序在加密后将计数更更改
为 1（值为 0x01）。
2. 重烧 flash 后，⽐比特数⼿手动更更新为 2（值为 0x03）。重新加密后，引导程序将计数
更更改为 3（值为 0x07）。
3. 重烧 flash 后，⽐比特数⼿手动更更新为 4（值为 0x0F）。重新加密后，引导程序将计数
更更改为 5（值为 0x1F）。
4. 重烧 flash 后，⽐比特数⼿手动更更新为 6（值为 0x3F）。重新加密后，引导程序将计数
更更改为 7（值为 0x7F）。
• 当奇数个 (1, 3, 5, 7) ⽐比特被置位时：使能透明读取加密 flash。
• 当 8 个⽐比特被被置位后（eFuse 值为 0xFF）：关闭透明读取加密 flash，任何加密数据

永久不不可访问。引导加载程序通常会检测到这种情况并停⽌止。为避免这种状态被利利⽤用加
载未经授权的代码，必须使⽤用 secure boot 或者写保护 FLASH_CRYPT_CNT eFuse。

10.2. FLASH 加密算法
• AES-256 在 16 字节的数据块上运⾏行行。Flash 加密引擎对 32 字节块（即两个连续的

AES 块）中的数据进⾏行行加解密。
• AES 算法在 flash 加密中被反转使⽤用，即 flash 加密的“加密”操作是 AES 解密，“解密”

操作是 AES 加密。这种机制是出于性能的考虑，并不不会影响算法的有效性。
• Flash 加密的主密钥存储在 eFuse (BLOCK1) 中，默认情况下软件不不能读写。
• 每个 32 字节块（两个相邻的 16 字节 AES 块）共⽤用⼀一个唯⼀一的密钥进⾏行行加密。这个密

钥源⾃自 eFuse 中的主密钥，与 flash 中该块的偏移进⾏行行异或（“密钥调整”）。

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10. 技术参考
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• 具体的调整取决于 FLASH_CRYPT_CONFIG eFuse 的配置。FLASH_CRYPT_CONFIG 是⼀一个 4-

bit eFuse，其中每个⽐比特使能特定范围的密钥⽐比特的异或：
- Bit1，密钥的 0-66 ⽐比特被异或。
- Bit2，密钥的 67-131 ⽐比特被异或。
- Bit3，密钥的 132-194 ⽐比特被异或。
- Bit4，密钥的 195-256 ⽐比特被异或。
建议将 FLASH_CRYPT_CONFIG 始终设置为默认值 0xF，以便便所有密钥⽐比特都能与块偏
移进⾏行行异或。有关详细信息，请参阅章节设置 FLASH_CRYPT_CONFIG。
• 块偏移（⽐比特 5-23）的⾼高 19 位与主加密密钥进⾏行行异或。选择此范围有两个原因：flash

最⼤大为 16 MB（24 位），每个块为 32 字节，所以最低有效 5 位始终为零。
• 19 个块偏移⽐比特与 flash 加密密钥的 256 个⽐比特之间存在特定映射，这种映射决定哪

个⽐比特与哪个块偏移进⾏行行异或。有关映射的完整信息，请参阅 espsecure.py 源代码中
的_FLASH_ENCRYPTION_TWEAK_PATTERN 变量量。
• 关于 Python 中完整的 flash 加密算法，请参阅 espsecure.py 源代码中的

_flash_encryption_operation() 函数。

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Title                           : ESP32_Flash_Encryption_Guide__CN
Producer                        : Mac OS X 10.12.4 Quartz PDFContext
Creator                         : Pages
Create Date                     : 2017:07:27 08:25:18Z
Modify Date                     : 2017:07:27 08:25:18Z

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