feat(protocol): 更新SPI Link协议至v2版本并优化CAN通信
- 将SPI OTA帧格式升级为SPI Link v2，采用新的帧格式： | SOF0 0xA5 | SOF1 0x5A | VER 0x02 | FLAGS | SESSION 4B LE | TX_SEQ | ACK_SEQ | CREDIT | TYPE | LEN 2B LE | RSV 2B | PAYLOAD | CRC32 4B LE | - 新增V2_OVERHEAD=20字节开销，APP最大payload为236字节，BOOT为108字节 - 修改帧类型定义：ENTER_BOOT从0xB5合并至0xB0，新增CAN业务类型0xC0~C3 - 更新CAN协议文档，支持SPI Link v2-only模式，调整最大业务payload计算 - 扩展0xC1帧功能，支持双向通信和1Hz主动推送ID快照 - 添加0xC3完整ID快照帧类型，包含seq/rx_count等完整字段 - 更新协议文档中的错误码定义和反馈payload格式 refactor(main): 重构主程序入口并添加CAN反馈任务 - 在main.cpp中添加CAN反馈任务，更新启动流程注释 - 创建createCriticalTask辅助函数，统一关键任务创建逻辑 - 调整SPI初始化顺序，确保CAN反馈任务依赖正确 - 优化错误处理机制，关键任务失败时立即重启 - 将GD32版本探测移至ota_relay任务处理 - 更新版本号至0.3.48，调整编译时间和Git哈希 config: 更新SPI和BLE配置参数 - 添加SPI主机相关配置参数，包括CS GPIO、READY GPIO等引脚定义 - 配置SPI缓冲区大小：APP为256字节，BOOT为128字节 - 更新BLE滑动窗口参数，ACK窗口设为32，数据队列深度为72 - 调整SPI工作队列大小至5120字节，增加任务堆栈监控说明
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小龙虾
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-31
@@ -1,18 +1,16 @@
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/*
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* protocol.cpp - 协议层实现
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* T2.1, T2.2, T1.3
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* ESP-IDF 6.0 适配版本 - 使用硬件 AES-128-CBC + 硬件 RNG
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* protocol.cpp - OTA 握手辅助实现
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*
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* 加密实现使用 ESP32-C3 硬件 AES 加速器（通过 mbedtls port）
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* 当前保留的接口：
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* - init ：硬件 RNG 填充扰码常数
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* - scrambleGenerate ：server nonce 生成
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* - sessionKeyInit ：会话密钥写入
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* - sessionKeyClear ：会话密钥安全擦除
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*
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* 当前保留的接口：init、scrambleGenerate（nonce 生成）、
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* sessionKeyInit / sessionKeyClear（会话密钥生命周期管理）。
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* 帧构建、AES-CBC 加解密、CRC16 等中间件代码已移除。
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* 帧构建、AES-ECB/CBC 加解密、CRC16 等中间件代码已迁出（见 ota_relay / spi_link_v2）。
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*/
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#include <string.h>
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#include <stdio.h>
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#include "esp_random.h"
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#include "aes/esp_aes.h"
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#include "app_config.h"
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#include "protocol.h"
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#include "monitor/debug_log.h"
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@@ -20,8 +18,9 @@
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// ============================================================
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// Protocol 单例
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// ============================================================
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/**
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* @brief 获取 Protocol 单例实例。
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* @brief 获取 Protocol 单例实例（Meyers 单例）。
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* @return Protocol 单例引用。
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*/
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Protocol& Protocol::instance()
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@@ -31,23 +30,45 @@ Protocol& Protocol::instance()
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}
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/**
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* @brief 初始化协议层，打印初始化信息并设置初始化标志。
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* @brief 抗优化密钥/敏感缓冲擦除。
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*
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* 普通 memset 可能被编译器当作「无后续读取」而消除；
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* 通过 volatile 逐字节写 0，保证运行时真正清零。
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*
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* @param p 起始地址；nullptr 忽略。
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* @param n 字节数。
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*/
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void Protocol::secureWipe(void *p, size_t n)
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{
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if (p == nullptr || n == 0U) {
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return;
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}
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volatile uint8_t *v = static_cast<volatile uint8_t *>(p);
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while (n > 0U) {
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*v++ = 0;
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--n;
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}
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}
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/**
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* @brief 初始化协议层，打印初始化信息并设置初始化标志。
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*
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* 使用硬件 RNG 填充 m_scrambleConst。完整常数不再以 INFO 打 hex，
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* 避免 UDP/串口日志侧信道；需要核对时开 DEBUG_DBG。
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*/
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void Protocol::init()
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{
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if (m_initialized) return;
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if (m_initialized) {
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return;
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}
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DEBUG_INFO("PROT", "=== 初始化协议层 ===");
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DEBUG_INFO("PROT", "协议层功能: nonce 扰码 + 会话密钥管理");
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DEBUG_INFO("PROT", "=== 初始化协议层（nonce 扰码 + 会话密钥管理）===");
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esp_fill_random(m_scrambleConst, SCRAMBLE_CONST_LEN);
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{
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char hex[SCRAMBLE_CONST_LEN * 2 + 1] = {0};
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for (size_t i = 0; i < SCRAMBLE_CONST_LEN; ++i)
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snprintf(&hex[i * 2], sizeof(hex) - i * 2, "%02X", m_scrambleConst[i]);
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DEBUG_INFO("PROT", "SCRAMBLE_CONST (RNG): %s", hex);
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}
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/* 不把完整扰码常数打到 INFO/UDP：减小日志侧信道；需要调试时开 DBG。 */
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DEBUG_DBG("PROT", "SCRAMBLE_CONST ready (%u B from HW RNG)",
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(unsigned)SCRAMBLE_CONST_LEN);
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m_initialized = true;
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}
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@@ -57,13 +78,28 @@ void Protocol::init()
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* @param timestamp 当前时间戳（tick）。
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* @param mem_addr 内存地址（增加随机性）。
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* @param rand_seed 随机种子。
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* @param nonce_out 输出 16 字节 nonce 缓冲区。
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* @param nonce_out 输出 16 字节 nonce 缓冲区；为 nullptr 时直接返回。
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*
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* 混合步骤概要：
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* 1) state = timestamp|mem_addr|rand_seed|scrambleConst[0..3]（小端）
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* 2) 3 轮：逐字节 XOR 全表 scrambleConst + 循环左移 1
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* 3) 2 轮：按 32-bit 字 XOR 完整 4B scrambleConst（memcpy 避免未对齐访问）
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*
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* @note 非标准 KDF；仅 OTA 握手用。未 init 时自动 init()。
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*/
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void Protocol::scrambleGenerate(uint32_t timestamp, uint32_t mem_addr,
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uint32_t rand_seed, uint8_t *nonce_out)
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{
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if (nonce_out == nullptr) {
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return;
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}
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if (!m_initialized) {
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init();
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}
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uint8_t state[16];
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/* 宿主小端布局；ESP32 / GD32 均为 LE，与对端一致。 */
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memcpy(&state[0], ×tamp, 4);
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memcpy(&state[4], &mem_addr, 4);
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memcpy(&state[8], &rand_seed, 4);
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@@ -72,14 +108,22 @@ void Protocol::scrambleGenerate(uint32_t timestamp, uint32_t mem_addr,
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||||
for (int round = 0; round < 3; round++) {
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||||
for (int i = 0; i < 16; i++) {
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state[i] ^= m_scrambleConst[i];
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||||
state[i] = (state[i] << 1) | (state[i] >> 7);
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state[i] = (uint8_t)((state[i] << 1) | (state[i] >> 7));
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}
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}
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/* 按 32-bit 字再混一轮完整 4B 扰码（memcpy 避免未对齐 uint32_t*）。 */
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for (int round = 0; round < 2; round++) {
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uint32_t *words = (uint32_t *)state;
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||||
for (int i = 0; i < 4; i++) {
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||||
words[i] ^= m_scrambleConst[i * 4 % 16] | ((uint32_t)m_scrambleConst[i * 4 + 1] << 8);
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uint32_t w = 0;
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memcpy(&w, &state[i * 4], 4);
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const uint32_t mix =
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(uint32_t)m_scrambleConst[i * 4]
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||||
| ((uint32_t)m_scrambleConst[i * 4 + 1] << 8)
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| ((uint32_t)m_scrambleConst[i * 4 + 2] << 16)
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||||
| ((uint32_t)m_scrambleConst[i * 4 + 3] << 24);
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w ^= mix;
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||||
memcpy(&state[i * 4], &w, 4);
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}
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}
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@@ -91,24 +135,30 @@ void Protocol::scrambleGenerate(uint32_t timestamp, uint32_t mem_addr,
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* @param sess 会话上下文指针。
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* @param k_session 16 字节会话密钥。
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* @return 0 成功，-1 参数无效。
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*
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* 先 secureWipe 再拷贝，避免旧 key 残留。
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*/
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int Protocol::sessionKeyInit(session_ctx_t *sess, const uint8_t *k_session)
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{
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if (!sess || !k_session) return -1;
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memset(sess, 0, sizeof(session_ctx_t));
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memcpy(sess->key, k_session, 16);
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if (sess == nullptr || k_session == nullptr) {
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return -1;
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}
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secureWipe(sess, sizeof(*sess));
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memcpy(sess->key, k_session, SESSION_KEY_LEN);
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return 0;
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}
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/**
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* @brief 清除会话上下文中的密钥数据。
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* @param sess 会话上下文指针。
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* @param sess 会话上下文指针；为 nullptr 时忽略。
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*
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* 使用 secureWipe，避免编译器优化掉「无读回的」密钥清零。
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*/
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void Protocol::sessionKeyClear(session_ctx_t *sess)
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{
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if (sess) {
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memset(sess->key, 0, 16);
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if (sess == nullptr) {
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return;
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}
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||||
secureWipe(sess->key, SESSION_KEY_LEN);
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}
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