Mini-MAC 프로토콜 구현용 헤더 파일 더 자세히 ...

#include <Arduino.h>
#include <EEPROM.h>
#include <MD5.h>

minimac.h에 대한 include 의존 그래프

이 그래프는 이 파일을 직/간접적으로 include 하는 파일들을 보여줍니다.:

데이터 구조
struct	MiniMacHist
	과거 페이로드를 저장하기 위한 구조체 더 자세히 ...

매크로
#define	MINIMAC_KEY_LEN 16
	Mini-MAC HMAC 키 길이 (16바이트, 128비트)

#define	MINIMAC_TAG_LEN 4
	Mini-MAC 다이제스트에서 사용할 태그 길이 (4바이트, 32비트)

#define	MINIMAC_HIST_LEN 5
	메시지 히스토리 최대 개수 (λ = 5)

#define	MINIMAC_MAX_DATA 8
	CAN 데이터 필드 최대 길이 (8바이트)

함수
void	minimac_init (uint16_t can_id, const uint8_t *key)
	Mini-MAC 프로토콜 초기화

uint8_t	minimac_sign (uint8_t *data, uint8_t payload_len)
	송신 전 페이로드에 Mini-MAC 태그 생성 및 붙이기

bool	minimac_verify (const uint8_t data, uint8_t payload_len, const uint8_t tag)
	수신 후 Mini-MAC 태그 검증 및 내부 상태 갱신

상세한 설명

Mini-MAC 프로토콜 구현용 헤더 파일

Mini-MAC은 CAN 버스 환경에서 경량화된 메시지 인증과 재생 공격 방어를 제공하는 HMAC 기반 프로토콜입니다. 본 헤더에는 키/태그 길이, 메시지 히스토리 정의와 초기화·서명·검증 함수의 인터페이스가 포함되어 있습니다.

minimac.h 파일에서 정의되었습니다.

매크로 문서화

◆ MINIMAC_HIST_LEN

#define MINIMAC_HIST_LEN 5

메시지 히스토리 최대 개수 (λ = 5)

minimac.h 파일의 30 번째 라인에서 정의되었습니다.

◆ MINIMAC_KEY_LEN

#define MINIMAC_KEY_LEN 16

Mini-MAC HMAC 키 길이 (16바이트, 128비트)

< ArduinoMD5 라이브러리 사용

minimac.h 파일의 20 번째 라인에서 정의되었습니다.

◆ MINIMAC_MAX_DATA

#define MINIMAC_MAX_DATA 8

CAN 데이터 필드 최대 길이 (8바이트)

minimac.h 파일의 35 번째 라인에서 정의되었습니다.

◆ MINIMAC_TAG_LEN

#define MINIMAC_TAG_LEN 4

Mini-MAC 다이제스트에서 사용할 태그 길이 (4바이트, 32비트)

minimac.h 파일의 25 번째 라인에서 정의되었습니다.

함수 문서화

◆ minimac_init()

void minimac_init	(	uint16_t	can_id,
		const uint8_t *	key )

Mini-MAC 프로토콜 초기화

매개변수

can_id	보호할 CAN 메시지 식별자 (16비트)
key	그룹 키 (128비트, 16바이트)

EEPROM에서 이전 상태를 불러오고, 유효하지 않으면 내부 카운터와 히스토리를 초기화하여 fresh 상태로 설정합니다.

Mini-MAC 프로토콜 초기화

매개변수

can_id	보호할 CAN 메시지 식별자 (16비트)
key	Mini-MAC HMAC 키 (128비트, 16바이트)

Serial 포트를 115200bps로 초기화하고, mm_id와 mm_key 전역 변수에 인자를 설정한다. EEPROM에서 이전에 저장된 mm_counter와 메시지 히스토리를 불러오되(load_state()), 저장된 시그니처가 없으면 fresh 상태로 간주하여 mm_counter와 mm_hist_cnt를 0으로 초기화한 뒤(save_state()), EEPROM에 초기 상태를 기록한다. 디버그용으로 Serial.print를 통해 초기화 과정을 출력한다.

minimac.cpp 파일의 241 번째 라인에서 정의되었습니다.

                                                       {
  /* Serial 초기화: 디버그 출력용 */
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial)
    /* 시리얼 포트가 준비될 때까지 대기 */;
  Serial.println("[DBG] minimac_init()");
 
  /* (1) CAN ID 설정: 보호할 그룹 식별자 */
  mm_id = can_id;
 
  /* (2) 그룹 키 복사: 16바이트 비밀키 */
  memcpy(mm_key, key, MINIMAC_KEY_LEN);
 
  /* (3) EEPROM에서 이전 상태 불러오기 */
  if (!load_state()) {
    /* EEPROM에 유효한 시그니처 없음: fresh 초기화 */
    Serial.println("[DBG] minimac_init: no EEPROM state, initialize fresh");
 
    /* (3a) 카운터 초기화 */
    mm_counter = 0;
 
    /* (3b) 히스토리 개수 초기화 */
    mm_hist_cnt = 0;
 
    /* (3c) 초기 상태 EEPROM에 저장 */
    save_state();
  }
}

◆ minimac_sign()

uint8_t minimac_sign	(	uint8_t *	data,
		uint8_t	payload_len )

송신 전 페이로드에 Mini-MAC 태그 생성 및 붙이기

매개변수

data	서명할 페이로드 버퍼
payload_len	페이로드 길이(바이트)

반환값: 전체 데이터 길이 (payload_len + MINIMAC_TAG_LEN)

data[0..payload_len-1] 구간을 포함해 HMAC-MD5를 수행하고, 상위 4바이트를 태그로 data[payload_len..]에 덧붙입니다. 내부 카운터와 히스토리를 갱신한 후 EEPROM에 저장합니다.

송신 전 페이로드에 Mini-MAC 태그 생성 및 붙이기

매개변수

data	서명할 페이로드 버퍼, 호출 후 buf[payload_len..] 위치에 태그가 덧붙여짐
payload_len	페이로드 길이(Byte)

반환값: 전체 전송 길이 (payload_len + MINIMAC_TAG_LEN)

전달받은 페이로드(data, payload_len)를 바탕으로 HMAC-MD5 다이제스트를 계산하여 상위 4바이트(tag)를 data 뒤에 덧붙인다. 이후 메시지 히스토리(mm_hist)와 메시지 카운터(mm_counter)를 갱신하고 EEPROM에 저장(save_state)한다.

minimac.cpp 파일의 282 번째 라인에서 정의되었습니다.

                                                         {
  /* 디버그: 함수 진입 */
  Serial.println("[DBG] minimac_sign()");
 
  /* (1) HMAC 입력 구성 및 다이제스트 계산 */
  unsigned char digest[16];
  compute_digest(data, payload_len, digest);
 
  /* (2) 디버그: 생성된 다이제스트의 태그 부분 출력 */
  Serial.print("[DBG] sign: tag = ");
  debug_print_hex(digest, MINIMAC_TAG_LEN);
 
  /* (3) 태그(4바이트) 붙이기 */
  memcpy(data + payload_len, digest, MINIMAC_TAG_LEN);
  uint8_t total = payload_len + MINIMAC_TAG_LEN;
 
  /* (4) 메시지 히스토리 순환 버퍼 관리 */
  if (mm_hist_cnt == MINIMAC_HIST_LEN) {
    Serial.println("[DBG] sign: history full, dropping oldest");
    /* 가장 오래된 히스토리 항목 삭제 */
    for (uint8_t i = 1; i < mm_hist_cnt; i++)
      mm_hist[i - 1] = mm_hist[i];
    mm_hist_cnt--;
  }
  /* 새로운 페이로드를 히스토리에 추가 */
  mm_hist[mm_hist_cnt].len = payload_len;
  memcpy(mm_hist[mm_hist_cnt].data, data, payload_len);
  mm_hist_cnt++;
  Serial.print("[DBG] sign: new history_count = ");
  Serial.println(mm_hist_cnt);
 
  /* (5) 카운터 증가 및 디버그 출력 */
  mm_counter++;
  Serial.print("[DBG] sign: new counter = ");
  print_u64(mm_counter);
  Serial.println();
 
  /* (6) EEPROM에 상태 저장 */
  save_state();
 
  return total;
}

◆ minimac_verify()

bool minimac_verify	(	const uint8_t *	data,
		uint8_t	payload_len,
		const uint8_t *	tag )

수신 후 Mini-MAC 태그 검증 및 내부 상태 갱신

매개변수

data	검증할 페이로드 버퍼
payload_len	페이로드 길이(바이트)
tag	수신된 태그 버퍼 (MINIMAC_TAG_LEN 바이트)

반환값: true 검증 성공 (내부 상태 갱신 및 EEPROM 저장); false 검증 실패 (TAG 불일치)

data와 tag를 이용해 HMAC-MD5 다이제스트를 재계산하고, 다이제스트 상위 4바이트와 비교합니다. 성공 시 내부 카운터와 히스토리를 업데이트합니다.

수신 후 Mini-MAC 태그 검증 및 내부 상태 갱신

매개변수

data	검증할 페이로드 버퍼
payload_len	페이로드 길이(Byte)
tag	수신된 태그 버퍼 (MINIMAC_TAG_LEN 바이트)

반환값: true 검증 성공 및 내부 상태 갱신; false 검증 실패 (TAG 불일치)

data와 tag를 기반으로 HMAC-MD5 다이제스트를 재계산하여 수신된 tag와 비교한다. 검증 성공 시 메시지 히스토리(mm_hist)와 카운터(mm_counter)를 갱신하고 EEPROM에 저장(save_state)한 뒤 true를 반환한다. 실패 시 false 반환하며 상태는 갱신되지 않음.

minimac.cpp 파일의 338 번째 라인에서 정의되었습니다.

                                        {
  /* 디버그: 함수 진입 */
  Serial.println("[DBG] minimac_verify()");
 
  /* (1) HMAC 입력 구성 및 다이제스트 재계산 */
  unsigned char digest[16];
  compute_digest(data, payload_len, digest);
 
  /* (2) 디버그: 기대 태그(expected) 및 수신 태그(received) 출력 */
  Serial.print("[DBG] verify: expected tag = ");
  debug_print_hex(digest, MINIMAC_TAG_LEN);
  Serial.print("[DBG] verify: recv    tag = ");
  debug_print_hex(tag, MINIMAC_TAG_LEN);
 
  /* (3) 태그 비교: 불일치 시 실패 처리 */
  if (memcmp(digest, tag, MINIMAC_TAG_LEN) != 0) {
    Serial.println("[DBG] verify: FAILED");
    return false;
  }
 
  /* (4) 히스토리 순환 버퍼 관리 (가득 찼다면 가장 오래된 항목 삭제) */
  if (mm_hist_cnt == MINIMAC_HIST_LEN) {
    Serial.println("[DBG] verify: history full, dropping oldest");
    for (uint8_t i = 1; i < mm_hist_cnt; i++)
      mm_hist[i - 1] = mm_hist[i];
    mm_hist_cnt--;
  }
 
  /* (5) 성공 페이로드를 히스토리에 추가 */
  mm_hist[mm_hist_cnt].len = payload_len;
  memcpy(mm_hist[mm_hist_cnt].data, data, payload_len);
  mm_hist_cnt++;
  Serial.print("[DBG] verify: new history_count = ");
  Serial.println(mm_hist_cnt);
 
  /* (6) 카운터 증가 및 디버그 출력 */
  mm_counter++;
  Serial.print("[DBG] verify: new counter = ");
  print_u64(mm_counter);
  Serial.println();
 
  /* (7) EEPROM에 상태 저장 */
  save_state();
 
  Serial.println("[DBG] verify: SUCCESS");
  return true;
}

데이터 구조

매크로

함수

상세한 설명

매크로 문서화

◆ MINIMAC_HIST_LEN

◆ MINIMAC_KEY_LEN

◆ MINIMAC_MAX_DATA

◆ MINIMAC_TAG_LEN

함수 문서화

◆ minimac_init()

◆ minimac_sign()

◆ minimac_verify()