概述
PKE（Public Key Engine）是用于资源密集型的非对称加密和解密操作，如 RSA 和 ECC（椭圆曲线加密）等。 利用硬件专用电路实现了关键运算（如大整数的指数运算和模逆运算），加速计算过程。 引擎支持 DPA、SPA 和 Timing Attack 防护。引擎算法已通过 NIST CAVP 认证。基本功能如下：
密钥生成：
RSA 密钥生成：包括质数筛选和生成相应的公钥、私钥对。
ECC 密钥生成：利用椭圆曲线的数学性质生成公钥和私钥，具备比 RSA 更高的密钥效率。
数字签名：支持多种签名算法，如 RSA-SSA 、ECDSA 和 EdDSA。
密钥交换：支持 DHKE 和 ECDH。
PKE 软件负责上层协议的解析和命令调度，硬件层通过专门设计的电路完成核心加密运算任务。
算法支持
RSA：
RSA 256~4096 bits 加密和解密
RSA 密钥生成和素数测试
ECC 运算曲线支持情况：
素数域曲线（Prime field）：112~512 位（包括 SM2）
二进制域曲线（Binary Field）：113~512 位
蒙哥马利曲线（Montgomery Curves）：128~512 位（包括 X25519，X448）
爱德华兹曲线（Edwards Curves）：128~512 位（包括 Ed25519，Ed448）
OTP 密钥端口（仅用于 ECDSA 公钥生成/签名）
安全防护：
计时攻击防护（Timing attack defense）
DPA、SPA 防护
ECDSA OTP 密钥
PKE 的 OTP 密钥仅支持 ECDSA 公钥生成/签名。默认 OTP Key 只能通过 Secure 访问。 可以 Secure 状态下调用 pke_ecdsa_share_hw_key API 将 OTP 密钥设置成 share 或者 non-share 状态。
PKE 密钥ID |
密钥类型 |
长度（比特） |
OTP地址 |
密钥使用权限 |
共享IP |
|---|---|---|---|---|---|
0 |
OTP |
256 |
0x280 |
安全（默认）／非安全 |
仅 PKE |
1 |
OTP |
256 |
0x2A0 |
安全（默认）／非安全 |
仅 PKE |
安全
PKE 引擎支持 TrustZone 技术，能够识别当前 CPU 的访问是 Secure 还是 Non-secure 状态。 PKE 引擎配备了硬件的互斥锁，在每次运算前 CPU 需要先拿硬件的互斥锁，否则无法访问硬件寄存器。 互斥锁有两个有效比特：若读互斥锁返回零，那么成功拿锁。拿锁时硬件会记录当前访问是 Secure 还是 Non-secure 访问： 2’b01 为 Secure 锁，2’b10 为 Non-secure 锁，写 0 放锁。
引擎 Secure 上锁时会挡住所有的 Non-secure 访问。只有 Secure CPU 放锁后 Non-secure 才能重新拿锁。 但当引擎 Non-secure 上锁时，Secure CPU 可以通过配置 Secure only 的抢占寄存器（PKE_MUTEX_OVERWRITE），强行解除引擎的 Non-secure 上锁状态并复位引擎， 抢占引擎的使用权。在引擎每次放锁时会清除所有的硬件和寄存器状态，保证信息不会泄漏。
使用方法
PKE 引擎只有 Slave 模式，CPU 通过 APB 总线读写 PKE 引擎内部的存储单元和控制寄存器。 使用时 CPU 先拿互斥锁，然后把算法参数填入引擎内部的存储单元，并配置引擎的控制寄存器为所需运算模式。 数据和模式配置好后，使能引擎随后轮询状态寄存器，直到结束标志位置位或者报错。最后 CPU 从引擎存储单元中读取运算结果，并放开互斥锁。 若运算报错，API 会返回对应的错误码，正常结束是返回 0。
API
Realtek 提供了底层 API，用户不需要关系具体的寄存器操作方法和流程。 ROM 中目前内置下列常用曲线参数：SECP192R1、SECP224R1、SECP256R1、SECP384R1、BP256R1、BP384R1、BP512R1、CURVE25519、SECP192K1、SECP224K1、SECP256K1、CURVE448、ED25519、ED448。 其他曲线参数客户可以调用 API 自行配置。为了更好的适用性，Realtek 已将 PKE 硬件加速引擎集成到 MbedTLS API 中。 MbedTLS ECDSA API 只支持 Software 密钥。使用 OTP 密钥时需要用底层 API。ECC 由于硬件限制，Realtek 关闭了 MbedTLS 的 SECP521R1 曲线支持。