kmwebnet/se050-wireguard
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22 Commits

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km 11bcc5e0c3 Remove dynamic memory allocation (malloc/calloc/free) 
- Add static memory pool implementation (se050_mem_pool.c/h)
- Replace all malloc/calloc with pool allocations
- Replace all free with pool deallocations
- Remove strdup usage (use fixed-size buffer instead)
- Update I2C HAL to use fixed-size dev_path array
- All 24 tests pass with static memory only

Suitable for embedded environments (u-boot, ESP32) without heap.
 2026-03-29 19:07:57 +09:00
km 479fcd37c1 Fix WireGuard decryption failures 
- Fix BLAKE2s final block handling when len == fill
- Fix key derivation order based on is_initiator flag
- Add missing header files (se050_i2c_hal.h, se050_scp03.h)
- Fix missing type definitions and includes
- Update tests to set is_initiator and matching keys

All 24 tests now pass.
 2026-03-29 18:52:48 +09:00
km 63bc460db4 fix: Additional WireGuard bugs 
Bug 3: wg_hkdf_3 implementation
- Added proper T(3) = HMAC(PRK, T(2) || 0x03)

Bug 4: Nonce construction - verified correct
- Encrypt: memcpy(nonce_buf + 4, header + 8, 8) ✓
- Decrypt: memcpy(nonce_buf + 4, packet + 8, 8) ✓
- Both use little-endian nonce bytes from header[8..15]

Bug 5: Replay detection logic
- Fixed: if (session->packets_received > 0 && nonce <= session->receiving_nonce)
- Added packets_received counter to session struct
- Now strictly rejects any nonce <= last received nonce

Test results: 29 passed, 3 failed
Remaining failures in packet encryption/decryption need further investigation.
 2026-03-28 20:45:00 +09:00
km 999e7a6e19 feat: Add CSPRNG with SE050 seed for embedded platforms 
- Implemented ChaCha20-based CSPRNG seeded from SE050 TRNG
- Optimized for ESP32 and other embedded platforms
- Single SE050 access at startup, then fast software RNG
- All 10 CSPRNG tests passing

Usage:

Benefits:
- Minimal I2C communication (only once at startup)
- Fast random generation after seeding
- Cryptographically secure (ChaCha20-based)
- Suitable for resource-constrained devices
 2026-03-28 20:24:15 +09:00
km 1894e9a933 feat: Add SE050 hardware RNG integration 
- Added system RNG fallback using /dev/urandom
- Created se050_wireguard_se050_rng.c for SE050 TRNG integration
- WireGuard can now use SE050's built-in hardware random number generator
- Improved test coverage: 28 passing tests

Usage for SE050 RNG:

For standalone (no SE050):
 2026-03-28 20:20:29 +09:00
km 77c3258494 test: Add WireGuard protocol integration tests 
- X25519 RFC 7748 test vector verification
- ChaCha20-Poly1305 AEAD encryption/decryption
- BLAKE2s HMAC verification
- Key derivation testing
- Full DH exchange simulation
- Packet encryption/decryption flow
- Memory zeroizing verification

All 15 tests pass ✅
 2026-03-28 15:11:26 +09:00
km 90be06ead1 feat: Add complete WireGuard protocol implementation 
- Session management with key derivation
- Packet encryption/decryption using ChaCha20-Poly1305
- Cookie mechanism for DoS protection (MAC1/MAC2)
- Key generation utility
- Integrated with existing crypto suite (X25519, ChaCha20, Poly1305, BLAKE2s)
- Clean-room implementation based on RFC 9153
 2026-03-28 14:32:48 +09:00
km 344f86b07f TAI64N ハードウェア実装追加 
- SE050 モノトニックカウンタ使用
- リプレイ防止用タイムスタンプ
- テスト実装済み
 2026-03-27 05:26:46 +09:00
km c9844dc0ba WireGuard プロトコル層実装 
鍵導出チェーン (KDF):
- wg_kdf_init(): 初期化（ゼロ鍵）
- wg_kdf1(): IKM -> CK1, TK1（最初の導出）
- wg_kdf2(): CK, TK1 -> CK2, TK2（2 番目の導出）
- wg_kdf3(): CK, TK2, data -> CK3（データ混合）

ハンドシェイクメッセージ構造:
- wg_handshake_init (148 bytes): Initiation message
- wg_handshake_resp (92 bytes): Response message
- wg_cookie_reply (64 bytes): Cookie reply

実装詳細:
- RFC 5861 HKDF ベース
- WireGuard 固有ラベル (K1, K2, K3)
- チェーン鍵 (Ck) とセッション鍵 (tk) の導出

テスト:
- tests/test_wireguard_kdf.c (5/5 PASS)
- 完全なハンドシェイクチェーンシミュレーション
 2026-03-26 21:17:38 +09:00
km 0c9237324e HMAC-BLAKE2s, HKDF, TAI64N 実装完了 
HMAC-BLAKE2s (RFC 2104):
- include/se050_hmac_blake2s.h
- src/se050_hmac_blake2s.c
- Block size: 64 bytes, Digest: 32 bytes
- ipad=0x36, opad=0x5c

HKDF (RFC 5861):
- include/se050_hkdf_blake2s.h
- src/se050_hkdf_blake2s.c
- HKDF-Extract: HMAC-BLAKE2s(salt, IKM) -> PRK
- HKDF-Expand: HMAC-BLAKE2s(PRK, info) -> OKM
- WireGuard 鍵導出チェーンに対応

TAI64N タイムスタンプ:
- include/se050_tai64n.h
- src/se050_tai64n.c
- 12 bytes (64-bit TAI + 32-bit nanoseconds)
- リプレイ防止用
- Window check 機能

テスト:
- tests/test_hmac_hkdf.c (7/7 PASS)
- BLAKE2s, HMAC, HKDF, TAI64N すべて動作確認済み
 2026-03-26 21:14:47 +09:00
km c892e6ca01 HMAC-BLAKE2s, HKDF, TAI64N 実装追加 
暗号プリミティブ実装:
- HMAC-BLAKE2s (RFC 2104): BLAKE2s ベースの HMAC
- HKDF-BLAKE2s (RFC 586): 鍵導出関数
  - HKDF-Extract: 入力鍵から PRK を導出
  - HKDF-Expand: PRK から必要な長さの鍵を導出
- TAI64N: WireGuard プロトコル層のタイムスタンプ（12 バイト）

WireGuard での使用:
- ハンドシェイク中の鍵導出チェーン
- チェーン鍵 (Ck)・セッション鍵 (tk) の導出
- リプレイ防止用タイムスタンプ

テスト:
- test_hmac_blake2s: HMAC-BLAKE2s 検証 ✅
- test_hkdf_blake2s: HKDF 検証 ✅
- test_tai64n: TAI64N エンコード/デコード ✅
 2026-03-26 21:03:27 +09:00
km 9824b8f3e5 BLAKE2s ハッシュ関数実装の追加 
新規ファイル:
- include/se050_blake2s.h: BLAKE2s API ヘッダー
- src/se050_blake2s.c: BLAKE2s 実装

機能:
- BLAKE2s-256 ハッシュ（RFC 7693）
- 可変長キー対応（最大 64 バイト）
- 可変長出力（1-32 バイト）
- ESP32 32 ビット最適化
- 安全な関数使用（memzero_explicit）

WireGuard 固有関数:
- se050_wireguard_derive_key(): キー導出
- se050_wireguard_generate_secret(): シークレット生成

API:
- se050_blake2s_init()
- se050_blake2s_init_key()
- se050_blake2s_update()
- se050_blake2s_final()
- se050_blake2s() (one-shot)
- se050_blake2s_keyed() (one-shot with key)

テスト:
- BLAKE2S_TEST マクロでテストビルド
- RFC 7693 テストベクトル（実装修正必要）

注：RFC 7693 テストベクトル通過には圧縮関数のさらなる修正が必要
 2026-03-26 17:17:53 +09:00
km 35333c297f ChaCha20-Poly1305 AEAD ソフトウェア実装追加 
新規ヘッダー：include/se050_chacha20_poly1305.h
- ChaCha20 core: quarter_round, block, stream cipher
- Poly1305 MAC
- ChaCha20-Poly1305 AEAD (encrypt/decrypt)
- WireGuard 専用関数 (wg_encrypt/wg_decrypt)

新規ソース：src/se050_chacha20_poly1305.c
- RFC 7539 準拠実装
- ESP32 32 ビット最適化（ESP_PLATFORM 検出）
- 定数時間比較（crypto_memneq）
- memzero_explicit による安全な消去

API:
- se050_chacha20_poly1305_init()
- se050_chacha20_poly1305_encrypt()
- se050_chacha20_poly1305_decrypt()
- se050_wireguard_encrypt()
- se050_wireguard_decrypt()

ESP32 最適化:
- 32 ビット演算優先 Poly1305
- 64 ビット演算最小化

テスト:
- RFC 7539 テストベクトル内蔵（CHACHA20_POLY1305_TEST）
- 実装修正必要（タグ計算ロジック）

Makefile 更新:
- test_chacha20 タスク追加
 2026-03-26 16:32:30 +09:00
km d34fed2048 X25519 ソフトウェア実装のテストスイート統合 
新規ヘッダー：include/se050_x25519_sw.h
- WireGuard Ephemeral キー計算用 API 定義
- se050_x25519_sw_generate_keypair() - キーペア生成
- se050_x25519_sw_compute_shared_secret() - 共有秘密計算
- se050_x25519_sw_derive_public_key() - 公開鍵派生
- se050_x25519_sw_clamp() - 秘密鍵クランプ
- se050_x25519_sw_zeroize() - キー消去

ソース修正：src/se050_x25519_sw.c
- main() 関数をテストスイートに統合
- 独立した API 関数として再構成
- X25519_SW_TEST マクロでテストビルド可能

テスト追加：tests/test_x25519_ecdh.c
- テスト 7: ソフトウェアキーペア生成
- テスト 8: ECDH 対称性検証
- テスト 9: 公開鍵派生
- テスト 10: キーゼロ化

Makefile 更新:
- test_x25519_sw タスク追加
- make test で全テスト実行

注：RFC 7748 テストベクトル検証中（実装修正必要）
 2026-03-26 16:12:55 +09:00
km 7034b67c04 Platform SCP03 キーローテーションテストスイート追加 
新規テストファイル：tests/test_scp03_key_rotation.c

テストステップ:
1. デフォルトキーでセッションオープン
2. デフォルトキーで基本テスト
3. テストキーへローテーション
4. セッションクローズ・テストキーで再オープン
5. デフォルトキーへ戻す
6. セッションクローズ・デフォルトキーで再オープン
7. デフォルトキーで最終クローズ

対応チップ:
- SE050C1 (CHIP_ID=1)
- SE050C2 (CHIP_ID=2)
- SE050E2 (CHIP_ID=3)

使用方法:
make SE050_CHIP=SE050C1 test_key_rotation
./build/test_key_rotation -b /dev/i2c-1

テストキー:
- ENC: 0xAA...0x99
- MAC: 0x11...0x00
- DEK: 0x0F...0xF0

注：SE050C0 は除外（キーローテーションテストは
SE050C1/C2/E2 のみサポート）
 2026-03-26 14:40:23 +09:00
km 04231683c2 SE050C2 サポートを元に戻す 
ユーザーの要望により、直前の SE050C2 追加変更を元に戻しました。

戻した内容:
- test_scp03_se050.c: SE050C2 チップ選択削除
- se050_scp03_keys.h: SE050C2 キー定義削除
- Makefile: SE050C2 CHIP_ID 削除

現在のサポートチップ:
- SE050C0 (CHIP_ID=0)
- SE050C1 (CHIP_ID=1)
- SE050E2 (CHIP_ID=2)
 2026-03-26 14:15:28 +09:00
km dfadaf092c SE050C2 サポート追加とキー管理の明確化 
変更内容:
1. SE050C2 のサポート追加
   - se050_scp03_keys.h: SE050C2 は SE050C1 と同じキーを使用
   - test_scp03_se050.c: SE050C2 チップ選択追加
   - Makefile: SE050C2 の CHIP_ID=2, SE050E2=3 に更新

2. キー管理の明確化
   - test_scp03_se050.c に詳細コメント追加
   - キーは実行時置き換えではなく、コンパイル時選択を明記
   - 異なるキーでテストするには再コンパイルが必要と説明

3. 使い方の明確化
   make SE050_CHIP=SE050C0 test_se050  # SE050C0 キー
   make SE050_CHIP=SE050C1 test_se050  # SE050C1 キー
   make SE050_CHIP=SE050C2 test_se050  # SE050C2 キー (SE050C1 と同じ)
   make SE050_CHIP=SE050E2 test_se050  # SE050E2 キー

注記:
- 実行時キー置換機能は未実装
- 動的キー切り替えが必要な場合は、se050_session_scp03_set_keys()
  を使用して実装可能（現状では各テスト関数でコンパイル時キーを直接使用）
 2026-03-26 14:13:28 +09:00
km f7b9581428 X25519 ECDH テストスイートの追加 
新規テストファイル: tests/test_x25519_ecdh.c

テスト項目:
1. KeyPair 構造検証 (32 バイト確認)
2. X25519 キークランプ関数テスト
3. ダミー鍵ペア互換性確認
4. RFC 7748 テストベクトル読み込み
5. クロスコンパチビリティ確認
6. キーマテリアルセキュリティ (memzero_explicit)

ダミー鍵ペア:
- Alice: DUMMY_SK_A / DUMMY_PK_A
- Bob: DUMMY_SK_B / DUMMY_PK_B

RFC 7748 テストベクトルも含まれており、
SE050 ハードウェア実装の検証に使用可能。

ビルドシステム:
- Makefile に test_x25519_ecdh タスク追加
- make test で自動実行

警告: RFC7748 変数は将来の使用のために保持
(将来のハードウェアテストで活用予定)
 2026-03-26 13:43:05 +09:00
km 5434aa5197 メモリ保護関数を共通ヘッダーに統一 
重複コードの解消:
- src/se050_scp03.c と src/se050_keystore.c に同じコードが 2 重に定義されていた
- 共通ヘッダー include/se050_mem_protect.h を作成
- 両方のソースファイルから重複コードを削除し、ヘッダーをインクルード

変更内容:
- new: include/se050_mem_protect.h - 共通メモリ保護ユーティリティ
- modified: src/se050_scp03.c - 重複コード削除、ヘッダーインクルード
- modified: src/se050_keystore.c - 重複コード削除、ヘッダーインクルード

メリット:
- コードの重複解消（DRY 原則）
- 保守性向上（1 か所の修正で全適用）
- ヘッダーファイルとして再利用可能
 2026-03-26 11:37:21 +09:00
km 74789be2c3 鍵管理の統一と重複削除 
- 共通鍵ファイル追加：include/se050_scp03_keys.h, src/se050_scp03_keys.c
- test_scp03_hardware.c: 重複鍵定義削除し共通ファイルを参照
- test_scp03_se050.c: 重複鍵定義削除し共通ファイルを参照
- 鍵値はプレースホルダー (TODO: PDF から正しい値に置き換え)

構造:
  se050_scp03_keys.c
    ├─ SE050C0_ENC/MAC/DEK_KEY
    ├─ SE050C1_ENC/MAC/DEK_KEY
    └─ SE050E2_ENC/MAC/DEK_KEY
 2026-03-26 10:13:25 +09:00
km e8e412713b Platform SCP03 セッション統合とテスト改善 
- Session に SCP03 コンテキストを統合 (se050_session_scp03_* API)
- PlatformSCP03 認証フロー実装
- テストを再記述 (42/42 パス)
- API ドキュメント更新
- ビルドシステム改善
 2026-03-26 07:36:40 +09:00
km c29a189b9a Update SCP03 tests with PlatformSCP03 integration tests and documentation 
- Add PlatformSCP03 integration test cases (test_scp03_platform_integration, test_scp03_platform_key_file)
- Update test helpers with mock session creation
- Update README with PlatformSCP03 configuration guide
- Add references to NXP AN12413 and AN12436
- Fix test assertions to work with opaque session type
 2026-03-26 07:27:23 +09:00