B9. 数据加密与校验框架（防篡改 / 防窃听 / 防窥视）

综合例程。加密原语见 11-03-crypto；校验/编码见 11-02-encoder、11-05-json。 这一页把"怎么把一段数据安全地送出去"拼成可直接照搬的框架。

适用：定制版（AES/MD5 需 crypto 模块）｜ 依赖模块：crypto json mqtt ｜ 难度：★★☆

三个层次，按需选用：

层次	目的	手段
完整性校验	怕传输中被改/截断	CRC16（纯 Lua，全机型可用）
防篡改签名	服务端要验"确实是我发的"	MD5 签名（crypto，定制版）
防窃听	线上不想出现明文	AES-CBC/CTR（crypto，定制版）
防窥视（弱）	不让人一眼看懂寄存器	梯形图/ Lua 端异或混淆（非真加密）

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框架 1：CRC16 校验（纯 Lua，全机型可用）

-- Modbus 风格 CRC16（0xFFFF 初值 / 0xA001 多项式 / 低字节在前）
function crc16(buf)
    local init = 0xFFFF
    local poly = 0xA001
    local ret  = init
    for j = 1, #buf do
        local byte = buf:byte(j)
        ret = (ret ~ byte) & 0xFFFF
        for i = 1, 8 do
            if (ret & 0x0001) > 0 then
                ret = (ret >> 1)
                ret = (ret ~ poly) & 0xFFFF
            else
                ret = (ret >> 1)
            end
        end
    end
    local hi = (ret >> 8) & 0xFF
    local lo =  ret       & 0xFF
    ret = ((hi << 8) | lo)
    return string.format("%04X", ret)   -- 返回 "XXXX" 十六进制串
end

-- 用法：把待发报文算个校验，拼到末尾一起发出去
local frame = "\01\03\00\00\00\02"      -- 示例：读保持寄存器
local crc   = crc16(frame)
print("校验码 = " .. crc)               -- 例如 "F40B"

要点：这是标准 CRC16/MODBUS，和 com_modbus 用的算法一致；自己算可以贴在任何自定义帧上。 验证方法：拿一段已知报文（如 01 03 00 00 00 02）算出来应为 F40B，与在线 CRC 计算器对得上即正确。

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框架 2：MD5 签名（防篡改，定制版）

-- 给上报报文加 MD5 签名，服务器用同 secret 校验完整性
local function sign(body, secret)
    return crypto.md5(body .. secret)
end

local payload = json.encode({ temp = plc.df(100), humi = plc.df(102) })
mqtt.publish(mqc, "data/up", payload .. "|" .. sign(payload, "mySecret"), 0, 0)

要点：crypto.md5 返回 32 位十六进制串；固件只有 MD5，没有 SHA，对接老平台/做接口签名够用，别用于密码存储。 验证方法：服务端用相同 mySecret 算 MD5 比对一致即验签通过。 注意事项：MD5 不抗碰撞，敏感场景用框架 3 的 AES。

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框架 3：AES 加密上报（防窃听，定制版）

local KEY = "0123456789abcdef"          -- 16 字节 = AES-128；别硬编码在脚本里（可被上位机读出）

local function seal(plain)
    local iv  = crypto.random_bytes(16)              -- 每次用新随机 IV
    local enc = crypto.aes_cbc_encrypt(plain, KEY, iv)
    return crypto.base64_encode(iv .. enc)           -- IV 不保密，拼在密文前
end

local function unseal(b64)
    local raw = crypto.base64_decode(b64)
    return crypto.aes_cbc_decrypt(raw:sub(17), KEY, raw:sub(1, 16))
end

mqtt.publish(mqc, "secure/data", seal(json.encode({ temp = plc.df(100) })), 0, 0)

要点：aes_cbc_encrypt 自动 PKCS7 填充，明文任意长度；IV 必须 16 字节，同密钥下每次换 IV；CTR 模式加解密是同一个函数（crypto.aes_ctr），nonce 同样绝不可重复。 验证方法：定制版上加密，服务端用同 KEY/IV 解密还原。 注意事项：标准 ESP32 固件与软 PLC 模拟器不含 crypto（调用即 nil）；密钥请用 plc.kv_set/fdb 在部署时写入，或走一次性配网下发，切勿写在 main.lua 里。

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框架 4：梯形图 / Lua 端弱混淆（仅防窥视，非加密）

真加密走框架 3。下面只是让寄存器里的数据"不让人一眼看懂"，防君子不防小人，别当安全机制用。

Lua 端异或混淆：

local KEY = "LP"   -- 混淆密钥，随便定
function xor_scramble(s, key)
    local out = {}
    for i = 1, #s do
        out[i] = string.char(s:byte(i) ~ key:byte(((i - 1) % #key) + 1))
    end
    return table.concat(out)
end
local hidden = xor_scramble("hello", KEY)   -- 存到寄存器前先混淆

梯形图端混淆（用算术指令对数据做异或/加盐，例如把 D0 异或 K173 存到 D10）：

LD   D0
XOR  K173        ; 与常数异或，结果落 D10
OUT  D10

解混淆时再异或一次 K173 还原。

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程序本身防读取（部署层）

• Lua 源码可被上位机读出来，所以密钥、密码不要硬编码在 main.lua（见框架 3 注意事项）。
• 梯形图/ Lua 下发时，上位机工具支持加密工程文件、不暴露源码；具体见 04-04 编译下载与上载。
• 真要"别人读不到我的逻辑"，靠的是工程文件加密 + 不在脚本里写密钥，而不是靠代码混淆。