基于BLE芯片CC2541的AESCCM加密解密算法的实现
BLE4.0教程一蓝牙协议连接过程与广播分析
BLE4.0教程⼀蓝⽛协议连接过程与⼴播分析1.蓝⽛简介什么是蓝⽛4.0蓝⽛⽆线技术是使⽤范围最⼴泛的全球短距离⽆线标准之⼀，蓝⽛4.0版本涵盖了三种蓝⽛技术，即传统蓝⽛、⾼速蓝⽛和低功耗蓝⽛技术，将三种规范合⽽为⼀。
它继承了蓝⽛技术在⽆线连接上的固有优势，同时增加了⾼速蓝⽛和低功耗蓝⽛的特点。
这三个规格可以组合或者单独使⽤。
蓝⽛4.0规范的核⼼是低功耗蓝⽛（Low Energy），即蓝⽛4.0BLE。
该技术最⼤特点是拥有超低的运⾏功耗和待机功耗，蓝⽛低功耗设备使⽤⼀粒纽扣电池可以连续⼯作数年之久。
蓝⽛4.0技术同时还拥有低成本、向下兼容、跨⼚商互操作性强等特点。
蓝⽛4.0 BLE的特点蓝⽛4.0 BLE技术具有如下特点：1.⾼可靠性对于⽆线通信⽽⾔，由于电磁波在传输过程中容易受很多因素的⼲扰，例如，障碍物的阻挡、天⽓状况等。
因此，⽆线通信系统在数据传输过程中，具有内在的不可靠性。
蓝⽛技术联盟（SIG）在制定蓝⽛4.0规范时已经考虑到了这种数据传输过程中的内在的不确定性，所以在射频、基带协议、链路管理协议（LMP）中采⽤可靠性措施，包括：差错检测和校正、进⾏数据编解码、差错控制、数据加噪等，极⼤地提⾼了蓝⽛⽆线数据传输的可靠性。
另外，使⽤⾃适应跳频技术，最⼤程度地减少和其他2.4GHz ISM频段⽆线电波的串扰。
2.低成本、低功耗低功耗蓝⽛⽀持两种部署⽅式：双模⽅式和单模⽅式。
（1）双模⽅式，低功耗蓝⽛功能集成在现有的经典蓝⽛控制器中，或在现有经典蓝⽛技术（2.1+EDR/3.0+HS）芯⽚上增加低功耗堆栈，整体架构基本不变，因此成本增加有限。
（2）单模⽅式，⾯向⾼度集成、紧凑的设备，使⽤⼀个轻量级连接层（Link Layer）提供超低功耗的待机模式操作。
蓝⽛4.0BLE技术可以应⽤于8bit MCU，⽬前TI公司推出的兼容蓝⽛4.0BLE协议的SoC芯⽚CC2540/CC2541，外接PCB天线和⼏个阻容器件构成的滤波电路即可实现蓝⽛⽹络节点的构建。
AES算法的加密与解密过程
AES算法的加密与解密过程
AES算法的加密过程包括以下四个步骤：
1.字节替代：将明文按字节代入S盒中的某一行，得到对应的字节替换后的
值。
2.行移位：将上一步骤得到的4个字节的矩阵进行行移位操作，第一行保持
不变，第二行循环左移1个字节，第三行循环左移2个字节，第四行循环左移3个字节。
3.列混淆：对移位后的矩阵进行列混淆操作，将每一列的每个字节进行代入
运算，得到新的字节值。
4.轮密钥加：将第三步得到的矩阵与密钥进行异或运算，得到最终的密文。
解密过程与加密过程类似，分别是逆向替代、逆向移位、逆向混淆和逆向轮密钥加。
每个步骤都使用了不同的算法和操作，但整体上构成了对称加密算法。
基于TI CC2541 BLE遥控器的设计方案
基于TI CC2541 BLE遥控器的设计方案CC2541的简单介绍1.特点CC2541是TI推出的一款专门适用于BLE和专用的2.4GHz应用的SOC芯片解决方案。
CC2541集成了高性能的RF收发器和具有工业标准的8051 MCU，在系统编程的闪存和8K RAM，支持250kbps，500 kbps，1Mbps和2 Mbps数据速率，射频输出功率可至0dBm，极好的接收灵敏度(比如在1 Mbps下的灵敏度可达-94dBm )。
CC2541还有许多功能强大的支持特性和外设。
2. 应用随着物联网的发展，智能BLE遥控器已成为生活和工业上必备的产品，不论是民用还是军用，都需要智能BLE来控制。
针对CC2541的特性，其非常适用于超低能耗的系统。
比如，在专用的2.4GHz系统和2.4GHz蓝牙低功耗系统等BLE系统。
3.说明TI的CC2541有2个不同的版本：具有128kB闪存的CC2541F128和256kB闪存的CC2541F256。
CC2541框图CC2541典型应用电路图不管是哪种版本，参考设计都是一样的。
本设计方案主要以TI官方的BLE遥控器设计方案来说明。
设计方案1.简介CC2541 BLE遥控器套件CC2541蓝牙智能遥控的配套套件提供了低功耗蓝牙远程控制应用开发的参考平台。
它是基于TI业界领先的低功耗蓝牙装置和包含CC2541的评估，所需的硬件和工具的开发、测试、调试和远程控制的应用。
该套件包括一个先进的可编程远程控制，6轴运动传感（3轴加速度计和三轴陀螺仪），USB加密狗和一个调试器。
先进的远程USB适配器来预编程的躲在各自的角色和关贸总协定简介HID报告服务，包括键盘、消费者的控制键和鼠标的报告。
示例应用程序中包含的低功耗蓝牙软件协议栈。
先进的远程控制可以直接连接到一个蓝牙智能设备准备支持隐藏在关贸总协定，如Windows 8。
USB加密狗可以作为一个桥梁，接口设备没有蓝牙智能准备支持，例如Windows 7。
实现一个简单的数据加密解密功能
实现一个简单的数据加密解密功能简介数据加密解密是信息安全领域的重要技术之一。
在现代互联网时代，隐私数据的保护和安全传输成为了一项关乎个人和机构安全的重要任务。
为了防止敏感数据被未经授权的人员访问和篡改，数据加密技术广泛应用于各个领域。
本文将介绍如何实现一个简单的数据加密解密功能，使用的是常用的对称加密算法。
加密解密原理对称加密算法使用相同的密钥对数据进行加密和解密。
具体流程如下：1.选择一个对称加密算法（如AES、DES、3DES等）和一个密钥。
2.使用密钥加密要传输的数据，生成加密后的数据。
3.使用相同的密钥解密加密后的数据，还原为原始数据。
实现步骤本文以Python语言为例，介绍如何实现一个简单的数据加密解密功能。
步骤一：安装加密库首先需要安装PyCryptodome库，它是Python的一个加密模块，提供了对称加密、非对称加密、哈希等常见加密算法的实现。
安装命令如下：pip install pycryptodome步骤二：生成密钥在数据加密解密过程中，密钥的选择是关键。
密钥应该足够长、随机且保密。
我们可以使用get_random_bytes函数生成密钥。
from Crypto.Random import get_random_bytes# 生成16字节的随机密钥key = get_random_bytes(16)# 输出密钥print(key)步骤三：加密数据使用生成的密钥对数据进行加密。
这里我们选用AES算法进行演示。
from Crypto.Cipher import AES# 待加密的数据data ='Hello World'# 创建AES加密器，使用CBC模式cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)# 加密数据cipher_text = cipher.encrypt(data.encode())# 输出加密后的数据print(cipher_text)步骤四：解密数据使用相同的密钥对加密后的数据进行解密，还原为原始数据。
基于CC2541的蓝牙开锁控制器设计
DOI：10.3969/j.jssn.1009-9492.2016.z1.053基于CC2541的蓝牙开锁控制器设计文敬南、幸丹、吴志彬广东安居宝数码科技股份有限公司摘要：随着智能手机的发展，蓝牙相关应用越来越多，本文提出一种基于CC2541蓝牙soc的开锁控制器，使用智能手机进行开锁，可以做到无卡、无匙开锁。
本设计把智能手机和社区安防相结合，可以方便用户使用，加快小区门口出入速度。
关键词：电子技术，智能门锁，BLE，CC2541中图分类号：TP29 文献标识码：B 文章编号：1009-9492（2016）z1-0229-030 引言1 系统方案概述蓝牙开锁控制器主要由电源模块、门锁电路模块、门内开关模块、门磁检测电路模块和CC2541蓝牙模块组成。
其系统整体框架图如图1所示：蓝牙开锁控制器采用12V供电，CC2541蓝牙芯片与移动设备通过蓝牙BLE进行即时通信。
CC2541在接收到手机端发送的加密数据后，对该数据进行解密并与本地存储数据进行比对，通过对比结果实现对门锁的控制。
此外，蓝牙开锁控制器也可以通过读取门内开关量的状态，控制门锁实现门内按钮开门。
门磁检测电路主要用于检测门锁状态，CC2541定时扫描门磁检测电路信号输出端的门磁信号，并通过门磁信号判断当前门锁的状态。
图1 系统整体框图2 硬件方案设计图2 CC2541典型电路系统主要部分由CC2541及外围电路，电源和开锁电路构成。
CC2541是德州仪器推出的蓝牙低功耗系统单芯片(SoC)，将领先RF 收发器的出色性能和一个业界标准的增强型8051 MCU、系统内可编程闪存存储器、8kBRAM 和很多其它功能强大的特性和外设组合在一起。
由于蓝牙模块自身集成了8051单片机，拥有23个通用I/O口和2个UART，在需求资源不多时可以省掉外部MCU，使用内部8051可以降低设计复杂度，加快开发速度。
蓝牙开锁控制器采用12V直流供电模式工作。
12V外部电源经过经由DC-DC开关电源芯片MP1482转换为5V电压。
传感网应用开发(高级)课件第5章
原理及流程图
SimpleBLEPeripheral工程（节点设备）
开始
SimpleBLECentral工程（集中器设备）
开始
初始化 发送广播
搜索请求 搜索回应
初始化 按键搜索
发送广播
发起连接请求
发现设备
建立连接并作为从机 响应连接请求 建立连接并作为主机
提纲
◆ 原理及流程图 ◆ 从机连接过程 ◆ 主机连接过程 ◆ 任务实施 ◆ 总结
外设
DMA 定时器 电池监视器和温度传感器 8通道可配置分辨率的12位模数转换器 高级加密标准(AES)协处理器 23个通用I/O引脚 IIC,UART
开发工具
CC2541评估模块工具包(CC2541EMK) CC2541小型开发工具包(CC2541DK-MINI) SmartRF软件 IAR嵌入式Workbench
BLE协议栈
任务实施
实施步骤
01 搭建蓝牙串口通信系统
02 打开SimpleBLEPeripheral工程
03 串口初始化 04 串口发送数据 05 串口接收数据 06 串口显示SimpleBLEPeripheral工程初始化信息
搭建蓝牙串口通信系统
01
首先把蓝牙通信模块固定在 NEWLab平台上，再通过串口线把 平台与PC机连接起来，并将 NEWLab平台上的通讯方式旋钮转 到“通讯模式”,最后给CC2541上电 ，将拨码开关JP2拨到J9位置。
GAP服务设置，绑定管理设置， GATT初始化，注册按键服务。
主机连接过程
集中器发起搜索请求，调用GAP事件回调函数 SimpleBLECentralEventCB( ) 在设备发现过程中，当一个设备被发现，产生一个 GAP_DEVICE_INFO_EVENT 事件，发送一个OSAL消 息。 设备搜索完成后，集中器显示搜索到的从机，并提示主 机连接。
CC2541的低功耗远程监控智能光交箱锁设计
C C2541的低功耗远程监控智能光交箱锁设计张超峰,张伟(中国船舶重工集团公司第七一八研究所,邯郸056000)摘要:设计一款以C C2541为主控制器,G P R S通信模组作为通信介质,可通过手机开启并且能够实现远程开启和状态监控的智能光交箱锁㊂结合手机上开发的A P P,通过蓝牙4.2相关协议,具有权限的手机可以将智能光交箱锁开启㊂通过G P R S通信模组,智能光交箱锁可以将当前状态传送到服务器端,用于监控智能光交箱锁的状态㊂手机无法开启时,可通过G P R S向服务器申请远程开启㊂关键词:C C2541;光交箱锁;G P R S;远程开启中图分类号:T P368.1文献标识码:AD e s i g n o f L o w-p o w e r R e m o t e M o n i t o r I n t e l l i g e n t O p t i c a l C r o s s B o x L o c k B a s e d o n C C2541Z h a n g C h a o f e n g,Z h a n g W e i(718t h R e s e a r c h I n s t i t u r e o f C S I C,H a n d a n056000,C h i n a)A b s t r a c t:A i n t e l l i g e n t o p t i c a l c r o s s b o x l o c k b a s e d C C2541i s d e s i g n e d,w h i c h c a n b e o p e n e d b y m o b i l e p h o n e a n d c a n r e a l i z e r e m o t e o-p e n i n g a n d s t a t u s m o n i t o r i n g.C o m b i n e d w i t h t h e A P P d e v e l o p e d o n t h e m o b i l e p h o n e,t h r o u g h t h eB l u e t o o t h4.2r e l a t e d p r o t o c o l,t h e m o b i l e p h o n e w i t h a u t h o r i t y c a n l o c k t h e i n t e l l i g e n t o p t i c a l d e l i v e r y b o x.T h r o u g h t h e G P R S c o mm u n i c a t i o n m o d u l e,t h e i n t e l l i g e n t o p t i-c a l d e l i v e r y b o x l o c k c a n t r a n s m i t t h e c u r r e n t s t a t u s t o t h e s e r v e r f o r m o n i t o r i n g t h e s t a t u s o f t h e i n t e l l i g e n t o p t i c a l d e l i v e r y b o x l o c k. W h e n t h e m o b i l e p h o n e c a n n o t b e t u r n e d o n,y o u c a n a p p l y t o t h e s e r v e r f o r r e m o t e t u r n i n g o n v i a G P R S.K e y w o r d s:C C2541;o p t i c a l c r o s s b o x l o c k;G P R S;r e m o t e t u r n i n g引言现阶段的智能光交箱锁主要采用I C卡㊁指纹㊁手机等方式开启,功耗较大,而且受市场竞争力的影响,现在市面上的智能光交箱锁功能比较单一,不方便集中管理和远程监控,郊区的一些光交箱锁可能会出现亏电无法开启等状况㊂蓝牙无线技术是使用非常广泛的全球短距离无线标准之一[1],为了提高数据传输的稳定性,蓝牙技术联盟(S I G)在制定蓝牙4.0规范时在射频㊁基带协议㊁链路管理协议(L M P)中采取了差错检验和校正㊁进行数据编解码㊁差错控制㊁数据加噪等可靠性措施[2],极大提高了蓝牙数据传输的可靠性㊂传统蓝牙设备的待机功耗大一直是其缺陷之一,主要原因是传统蓝牙采用16~32个通道进行广播,低功耗蓝牙采用3个广播通道,并且每次广播开启时间由传统蓝牙的22.5m s减少到0.6~1.2m s,大幅度降低了广播导致的待机功耗[3]㊂除此之外,低功耗蓝牙设计了深度睡眠状态替换传统蓝牙的空闲状态,进一步降低了功耗㊂在连接速度方面低功耗蓝牙也由传统蓝牙的6s 降低到3m s,几乎是瞬间连接[4]㊂G P R S通信模组具有低功耗㊁高集成㊁覆盖范围广㊁资费低等优势,非常适合作为智能光交箱锁远程通信手段㊂本文采用蓝牙作为短距离无线通信方式,G P R S作为远程无线通信,充分利用低功耗蓝牙C C2541和G P R S通信模组的优势,可以将多个在远处的光交箱锁的状态(包括开闭状态㊁温度㊁水浸等信息)通过G P R S传输到光交箱管理平台,管理平台通过智能算法将信息发送到维修人员的手机上㊂采用这种方式旨在为企业提供一种对光交箱锁高效㊁智能的管理和监控㊂1低功耗智能光交箱锁整体结构和工作原理低功耗智能光交箱锁分为手机A P P㊁智能光交箱锁控制系统㊁服务器三大部分㊂手机A P P与智能光交箱锁控制系统进行交互,主要实现光交箱锁的在线实时开启功能;智能光交箱锁控制系统作为核心控制系统,主要实现对光交箱锁的在线和远程控制,以及开闭状态和各种报警状态向服务器的传送,使得服务器能够在线监控各个智能光交箱锁的状态㊂整体架构主要分为三层:应用层㊁网络层㊁终端层㊂应用层包括光交箱锁管理平台和光交箱锁A P P ,网络层包括处于光交箱锁内的网络模块和物联网平台,终端层包括光交箱锁以及各种传感器㊂管理平台主要进行业务处理(验证开门㊁保存数据㊁查询状态㊁推送报警,远程开锁等),光交箱锁A P P 主要作为维护人员的开锁钥匙,以及接收报警数据和任务派发㊂终端层通过网络模块将数据发往物联网平台,网络模块选取G P R S 模组㊂G P R S 网络在普通模式下仅能单向通信,即网络模块主动连接物联网平台,物联网平台无法主动连接到网络模块㊂远程开锁功能依赖双向通信,在远程开锁前需要触发网络模块连接到服务器㊂系统整体架构图如图1所示㊂图1智能光交箱锁系统架构图图2 智能光交箱锁原理图2 智能光交箱锁设计2.1 硬件设计低功耗智能光交箱锁主要分为电源管理模块㊁主控模块㊁电机驱动模块㊁2G 模块㊁射频模块㊁报警传感器接口㊂低功耗智能光交箱锁主控部分硬件原理图如图2所示,控制模块采用T I 公司的C C 2541蓝牙芯片,其具有超低功耗㊁易开发㊁高性能等优势[5]㊂C C 2541内部提供多种工作模式,保证性能的同时也为其超长工作时间提供了保障㊂电机驱动模块采用B A 6289芯片,通过蓝牙芯片引脚的高低电平驱动电机的动作,从而控制智能光交箱锁的开闭㊂电源管理模块采用多路开关电路分别对G P R S 模组㊁电机驱动模块㊁射频模块等进行控制,仅在需要时才会为相关模块供电㊂严格控制整个系统的功耗㊂G P R S 模组采用中移物联M 6312,向服务器传递报警消息㊂2.2 智能光交箱锁软件设计门锁的开锁方式分为在线开锁㊁离线开锁㊁远程开锁三种方式,手机A P P 可以正常使用时,使用手机进行开锁,包括手机在线开锁和手机离线开锁㊂在线开锁即手机连上门锁后,向服务器在线请求开锁钥匙;离线开锁即用户在有网络的地方请求带有时间限制的离线钥匙,随后,在连上门锁后使用离线钥匙开锁㊂远程开锁是在手机A P P 无法使用时,维修人员可以通过电话远程请求开锁,门锁通过插入充电宝触发网络模块开启,管理平台审核通过后直接发送远程钥匙数据到门锁,门锁验证通过后打开㊂智能光交箱锁开锁流程图如图3所示㊂图3 智能光交箱锁开锁流程图2.2.1 管理平台功能设计智能光交锁箱管理平台主要实现状态监控㊁任务管理㊁系统管理三大功能模块㊂状态监控主要实现对报警状态的监控,当管理平台收到报警数据后保存并生成报警任务,将报警任务推送到相关维修人员的A P P 上㊂任务管理分为定制任务㊁任务推送㊁任务完成审核㊂定制任务用来给维修人员定制巡检任务,可以指定光交箱㊁维修人员㊁任务时间㊁任务描述等;任务推送功能将每天查询即将到来的巡检任务并将消息推送给相关维修人员;任务完成审核用于审核维修人员工作完成情况㊂系统管理主要分为基础档案管理㊁权限管理及审核㊁网络状态保持等功能,基础档案管理主要是对人员信息和光交锁箱信息进行管理;权限管理及审核主要实现权限分发㊁临时权限审核㊁远程开锁等功能;网络状态保持用来防止因断网断电导致无法收到光交锁箱的报警消息情况的发生㊂2.2.2 A P P 功能设计智能光交箱锁A P P 主要实现开锁和任务功能,其中:开锁包含在线开锁㊁离线开锁;任务包含接收任务推送和反馈任务处理情况功能㊂维修人员使用A P P 进行在线开锁操作,蓝牙连上光交锁后,手机A P P 获取光交锁信息,并将A P P 身份信息㊁光交锁箱信息以及随机数上传到服务器进行验证,服务器验证该维修人员是否具有该锁的权限㊂若具有权限,则通过开锁算法算出本次开锁钥匙数据并返回;若没有权限,则需要人工审核通过后再根据开锁算法算出本次开锁钥匙数据并保存,等待手机A P P 查询㊂这种方式适用于手机在光交锁箱所处位置有网络的情况㊂维修人员通过离线开锁方式使用已经下载的离线钥匙加密后发送到门锁㊂门锁解密后,验证当前时间是否在钥匙起止时间内㊂这种方式适用于手机在光交箱锁所处位置没有网络的情况㊂2.2.3 报警功能推送智能光交箱锁为门磁传感器㊁水浸传感器㊁温湿度传感器㊁烟雾传感器等传感器预留了接口,输入信号为标准的T T L 电平㊂当有传感器发生报警时,立即触发智能光交箱锁㊂光交锁箱会将该报警信息传送给服务器平台,服务器通过信息比对将该报警发送给相关维修人员,提醒维修人员关注并及时处理㊂智能光交锁箱报警处理流程如图4所示㊂结 语本设计以T I 的C C 5241为核心处理器,G P R S 模组作为远程通信介质,实现了对光交锁箱的智能化㊁精准化管图4 智能光交箱锁报警处理流程理,可以有效解决传统机械锁维护人员流动性大,钥匙管理麻烦㊁容易丢失㊁容易被复制,以及开锁流程繁琐等问题㊂参考文献[1]王伟.蓝牙4.2:物联网首选无线技术标准[J ].电子技术应用,2015(2):7.[2]杨迪娜.蓝牙技术联盟发布4.2版本带来科技生活新体验[J ].单片机与嵌入式系统应用,2015,15(3):82.[3]李侠,沈峰,李德胜.基于A n d r o i d 系统的低功耗蓝牙应用程序开发[J ].重庆科技学院报:自然科学版,2014,16(5):133.[4]金纯,肖玲娜,罗伟,等.超低功耗蓝牙技术规范解析[M ].北京:国防工业出版社,2010.[5]T I .2.4G B l u e t o o h l o w e n e r g y S y s t e m o n C h i p,2014.[6]曾峰,侯亚宁,曾凡雨.印制电路板(P C B )设计与制作[M ].北京:电子工业出版社,2002.张超峰㊁张伟(硕士研究生),主要研究方向为嵌入式系统应用与开发㊁电子系统设计㊁气体检测分析㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-04-21)图11 M o d b u s T C P 通信测试结果云边端 的产品架构越来越受到重视,本文设计的微型控制器平台可以说是 云边端 架构的缩影主控制器可以通过M o d b u s /T C P 协议与云端进行通信,虽然主控制器的计算能力有限,但作为边缘计算已经足够㊂总体来说,本文设计的微型控制器平台不仅满足目前工业控制的要求,而且符合行业未来的发展趋势㊂参考文献[1]马亚玲.基于R S 485总线的MO D B U S 通信协议在单片机上的实现[J ].通信电源技术,2019,36(7):6062.[2]王海彬.基于S TM 32F 105微控制器的C A N 接口电路设计[N ].电子报,20191208(006).[3]张俊杰.工业以太网的发展及实际组态应用[J ].中国仪器仪表,2019(7):5962.[4]李煦侃.M o d b u s /T C P 协议的研究与应用[J 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e e r i n g a n d T e c h n o l o g y.I E E E ,2012:16.[10]M o h a mm e d F a i s a l ,M a n s o u r A l s u l a i m a n ,R a m d a n e H e d j a r ,e t a l .E n h a n c e m e n t o f m o b i l e r o b o t l o c a l i z a t i o n u s i n g ex -t e n d e d K a l m a n f i l t e r [J ].A d v a n c e s i n M e c h a n i c a l E n gi n e e r -i n g,2016,8(11):3545.蔡金洋(硕士),主要研究方向为嵌入式系统开发;陈浙泊(讲师),主要研究方向为检测技术㊁光电子技术;孙凌杰(讲师),主要研究方向为自动化控制㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-04-03)。
基于AES与RSA的BLE门禁管理系统的数据加密
ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｉ ｎ ｈ ｙ ｂｒ ｉ ｄ ｅ ｎｅ ｒ ｙ ｐｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔｈ ｅ ｓ ｅ ｅ ｎ ｓ ｕｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｕｒ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄａ ｔ ａ ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ＡＥＳ； ＲＳ Ａ； ＢＬ Ｅ； ｈ ｙ ｂｒ ｉ ｄ ｅ ｎｅ ｒ ｙ ｐｔ ｉ ｏｎ； ｅ ｎｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｒ ａ ｎ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ
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ｑｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ｙ ｅ ｎ ｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｅ ｒ ｙ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｇ ｕａ ｒ ａ ｎｔ ｅ ｅ ｔ ｈｅ ｕ ｓ ｅ ｒ’ ｓ ｓ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ＢＬ Ｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｑｕ ｉ ｐｍｅ ｎ ｔ ，ｈ ｙ ｂｒ ｉｄ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃｔ ：Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｌａ ｆ ｗｓ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｄａ ｔ ａ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｓ ｕｃ ｈ ａ ｓ ｉ ｍｐｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｅ ｃ ｕｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ＡＥＳ ｋ ｅ ｙ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ＲＳ Ａ ｍｉ ｓ ｉｔ ｆ ｔ ｉ ｎｇ ｆ ｏ ｒ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ
ccm密码算法
ccm密码算法
CCM密码算法是一种广泛应用于网络通信领域的加密算法，它具有在保护数据机密性和完整性方面的优势。
该算法结合了CTR模式和CBC-MAC（Cipher Block Chaining Message Authentication Code）技术，能够同时提供加密和认证功能。
CCM密码算法的核心思想是将消息分为明文部分和认证部分，并采用非对称加密与MAC（Message Authentication Code）之间的关系来保证数据的安全性。
首先，明文部分会经过CTR模式的加密，利用加密密钥将明文按照块大小划分成相等长度的数据块，并对每个数据块进行加密运算。
这样能够有效地保护数据的机密性，防止数据被窃取或篡改。
其次，认证部分则通过CBC-MAC技术对加密后的数据进行认证。
CBC-MAC是一种常用的消息认证技术，它通过将每个数据块与前一个数据块进行异或运算，并再次加密来实现认证。
这种方式能够有效地防止数据被篡改或者插入恶意信息。
CCM密码算法对数据进行加密和认证的过程中，使用的是相同的密钥。
这种方式能够减少密钥的数量，提高系统的安全性，同时也减少了密钥管理的复杂度。
总的来说，CCM密码算法是一种安全可靠的加密算法，在网络通信中起到了重要的作用。
它能够同时提供机密性和认证功能，保护数据的安全性。
通过采用CTR模式和CBC-MAC技术，CCM密码算法能够有效地防止数据的泄露和篡改，提高了数据的可靠性。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求选择合适的参数和密钥长度，从而进一步增强系统的安全性。
物联网数据的加密与解密技术
物联网数据的加密与解密技术近年来，随着物联网技术应用的不断推广，相应的数据加密与解密技术也受到越来越多的关注。
物联网数据加密和解密技术的应用范围非常广泛，主要包括用户身份认证、传输安全、数据保密等方面，也是保障数据安全性的重要手段。
一、物联网数据加密技术的种类及应用物联网数据加密技术的种类非常多，其中最常用的是对称密钥加密技术和非对称密钥加密技术。
在对称密钥加密技术中，加密和解密使用相同的密钥，具有较高的加密效率和适用于高速传输的优点。
而在非对称密钥加密技术中，加密和解密使用不同的密钥，具有较高的安全性和适用于数据保密的优点。
物联网数据加密技术的应用十分广泛，尤其是对于保障在线交易、电子商务、个人隐私等方面的数据安全至关重要。
比如说，在移动支付领域，通过使用加密技术对交易数据进行加密，可以有效避免用户的交易信息被窃取；在智能家居领域，通过使用加密技术对家庭设备的控制信号进行加密，可以避免受到未经授权的访问。
二、物联网数据解密技术的实现原理物联网数据解密技术的实现原理大多基于数学和密码学理论，主要包括RSA算法、DES算法、AES算法等。
其中，RSA算法是最常用的一种非对称密钥加密算法，具有较高的安全性和传输效率。
RSA算法的实现原理是，通过选取两个大质数p和q，计算它们的积N = p * q，再选取一个整数e（1<e<N），使得e与（p-1）* (q-1)互质。
然后，计算出d，使得 (d * e) % ((p-1)*(q-1)) =1，此时e和d就构成了一对公钥和私钥，通过加密时使用公钥，解密时使用私钥，实现数据的加密和解密。
另外，对于物联网的实时性要求，加密和解密处理的速度也非常关键。
为了提高处理效率，一些专家提出了利用计算机显卡技术进行加密和解密的方法。
显卡处理器的并行计算能力较强，能够提高加密和解密的处理速度，有效应对物联网大规模数据的安全处理需求。
三、物联网数据加密技术面临的挑战随着物联网技术的不断发展，物联网数据加密技术也面临着一些挑战。
BLE蓝牙芯片CC2541详解
BLE蓝牙芯片CC2541详解RF2.4-GHz蓝牙低能量符合和专有的RF片上系统支持250kbps的,500kbps的,1Mbps的,2Mbps的数据传输速率出色的链路预算,启用如果没有外部的远程应用前端可编程输出功率为0dBm卓越的接收灵敏度（-94dBm的输出功率1Mbps）,选择性和阻断性能适用于系统定位符合随着世界范围的无线电频率法规：ETSI EN300328和EN3004402级（欧洲）,FCC CFR47第15部分（美国）,ARIBSTD-T66（日本）布局很少的外部元件参考设计提供6-mm×6毫米QFN-40封装引脚兼容的CC2540（当不使用USB或我2C)低功耗主动模式RX：17.9毫安主动模式为0dBm（TX）：18.2毫安供电模式1（4微秒的唤醒）：270μA电源模式（睡眠定时器）：1μA功耗模式3（外部中断）：0.5μA宽电源电压范围（V-3.6V微控制器高性能和低功耗的8051微控制器内核的代码预取在系统内可编程Flash,128-256-KB8KB的RAM保留所有电源Modes 硬件调试支持广泛的基带自动化,包括自动确认及地址解码保留所有相关寄存器中的所有电源模式外设强大的五通道DMA通用定时器（16位,有两个8-Bit)IR生成电路32kHz休眠定时器带捕捉精确的数字RSSI支持电池监控器和温度传感器八通道12位ADC,带有和可配置的分辨率AES安全协处理器两个强大的USART接口,支持多个串行协议23个通用I/O引脚(21×,24毫安*×20毫安）I2C接口2I/O引脚都具有LED驱动能力看门狗定时器集成高的性能比较开发工具CC2541评估模块套件(CC2541EMK)CC2541迷你开发套件(CC2541DK-MINI)SmartRF软件IAR Embedded Workbench中可用。
基于BLE芯片CC2541的AESCCM加密解密算法的实现
基于BLE芯片CC2541的AESCCM加密解密算法的实现李仁杰【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)005【摘要】蓝牙SIG工作组于2014年12月02日发布了最新的蓝牙4．2协议，该协议保留了之前发布的4．0版本中的Bluetooth Low Energy的相关内容，其中包括AES CCM加密解密算法。
针对TI官方只提供CCM加密解密库文件但未同时提供详细参考文档的实际情况，本文结合CCM算法和蓝牙协议以及CC2541芯片文档，具体讨论了如何设置相关寄存器，以在CC2541芯片上实现AES CCM 加密解密算法。
%Bluetooth SIG released Bluetooth specification v4.2 on Dec.02,2014, which contains BLE (including AES CCM algorithm) from Bluetooth specification v4.0. Unfortunately, TI provides only library that realizes CCM encryption and decryption algorithm but not relevant documentation at the same time. This article discusses this issue of how to manipulate relevant registers in order to realize AES CCM encryption and decryption algorithm on the CC2541 chip.【总页数】4页(P134-137)【作者】李仁杰【作者单位】武汉邮电科学研究院湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TN918.4【相关文献】1.基于python的加密解密算法实现与研究 [J], 张芯苑2.基于CC2541芯片的蓝牙数据采集系统的设计与实现 [J], 曹然彬3.基于蓝牙芯片CC2541的计步器设计 [J], 黄元植;黄锐敏4.基于Base64与3DES结合的图像加密解密算法实现 [J], 王金恒;王煜林5.基于CC2541的防丢系统的设计与实现 [J], 刘超; 陈昊; 周雨昂; 武星宇; 沈博昌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蓝牙BLE权威教程-CC254xEK 开发套件用户手册
Ghostyu无线BLE权威教程CC254xEK开发套件用户手册2013-10-01目录第1章BLE简介 (5)1.1 无线网络数据传输协议对比 (5)1.2 蓝牙4.0 (6)1.2.1 什么是蓝牙4.0 (6)1.2.2 蓝牙4.0与传统蓝牙之间的关系 (6)1.3 Bluetooth Low Energy (8)1.3.1 BLE简介 (8)1.3.2 BLE特点 (8)1.4 BLE无线网络通信信道分析 (10)1.5 BLE无线网络拓扑结构 (11)1.6 BLE技术的应用领域 (11)1.7 CC254xEK开发套件硬件资源概述 (11)1.8 本章小结 (16)第2章IAR集成开发环境及程序下载流程 (17)2.1 IAR集成开发环境简介 (17)2.1.1安装IAR8.10 (17)2.2 工程的编辑与修改 (21)2.2.1 建立一个新工程 (22)2.2.2 建立一个源文件 (23)2.2.3 添加源文件到工程 (24)2.2.4 工程设置 (25)2.2.5 源文件的编译 (30)2.3 仿真调试与下载 (31)2.3.1 仿真调试器驱动的安装 (32)2.3.2 程序仿真调试 (34)2.4 本章小结 (36)第3章CC254X开发板硬件资源详解 (40)3.1 核心板硬件资源 (40)3.1.1 CC254X简介 (43)3.1.2 天线及巴伦匹配电路设计 (43)3.1.3 晶振电路设计 (44)3.2 底板硬件资源 (44)3.2.1 电源电路设计 (44)3.2.2 LED电路设计 (46)3.2.3 五向按键电路设计 (47)3.2.4 串口电路设计/USB转UART (48)3.2.5 外部Flash电路设计 (49)3.2.6 LCD12864电路设计 (49)3.2.7 光敏电阻电路设计 (50)3.2.8 开发板扩展接口设计 (51)3.2.9 复位电路 (52)3.2.10 Debugger电路 (52)3.3 本章小结 (54)第4章BLE协议栈入门 (55)4.1 BLE协议栈 (55)4.1.1 什么是BLE协议栈 (55)4.1.2 如何使用BLE协议栈 (56)4.1.3 BLE协议栈的安装、编译与下载 (56)4.2 BLE协议栈基础实验：数据传输实验 (62)4.2.1 SimpleBLECentral主机编程 (63)4.2.2 SimpleBLEPeripheral从机编程 (70)4.2.3 Central和Peripheral从机通信测试 (74)4.3 BLE数据传输实验剖析 (90)4.3.1 数据发送 (91)4.3.2 数据接收 (91)4.4 BLE数据包的捕获 (92)4.4.1 如何构建BLE协议分析仪 (92)4.4.2 BLE数据包的结构 (95)4.4.4 数据收发实验回顾 (98)4.5 本章小结 (98)第5章BLE协议栈开发提高 (100)5.1 深入理解BLE协议栈的构成 (100)5.1.1 BLE协议层 (101)5.1.2拓扑结构和设备状态 (102)5.1.3 BLE状态以及连接过程 (103)5.1.4 BLE和快递服务类比 (103)5.1.5 BLE广播事件 (104)5.1.6 BLE广播间隔 (104)5.1.7 BLE扫描事件 (104)5.1.8 BLE发起连接 (105)5.1.9 BLE连接参数 (105)5.1.10 BLE连接事件 (105)5.1.11 Slave的潜伏 (106)5.1.12连接参数的设定 (106)5.1.13终止连接 (107)5.1.14 ATT的Client/Server架构 (107)5.1.15 ATT的AttributeTable Example（属性表示例） (107)5.1.16 GATT的Client/Server架构 (108)5.1.17 GATT的Profile层次结构 (108)5.1.18 GATT Service Example (109)5.1.19 GATT 的Characteristic Declaration (110)5.1.20 GATT 的Characteristic Configuration (110)5.1.21 GATT 的Client Commands (111)5.2 TI-BLE协议栈简介 (112)5.3 BLE协议栈OSAL介绍 (116)5.3.2 OSAL运行机理 (118)5.3.3 OSAL消息队列 (121)5.3.4 OSAL添加新任务 (121)5.3.5 OSAL应用编程接口 (122)5.3.6 OSAL使用范例分析 (123)5.4硬件抽象层HAL (131)硬件抽象层驱动编译 (132)前言第1章讲解了BLE协议的基础知识，结合我们的SmartRF系列BLE开发板，这也是本文的硬件平台。
用C#实现AES加密和解密
⽤C#实现AES加密和解密AES 是⼀个新的可以⽤于保护电⼦数据的加密算法。
明确地说，AES 是⼀个迭代的、对称密钥分组的密码，它可以使⽤128、192 和 256位密钥，并且⽤ 128 位（16字节）分组加密和解密数据。
与公共密钥密码使⽤密钥对不同，对称密钥密码使⽤相同的密钥加密和解密数据。
通过分组密码返回的加密数据的位数与输⼊数据相同。
迭代加密使⽤⼀个循环结构，在该循环中重复置换（permutations ）和替换(substitutions）输⼊数据。
需要加⼊引⽤ using System.Security.Cryptography;///<summary>///有密码的AES加密///</summary>///<param name="text">加密字符</param>///<param name="password">加密的密码</param>///<param name="iv">密钥</param>///<returns></returns>public static string AESEncrypt(string text, string password, string iv){RijndaelManaged rijndaelCipher = new RijndaelManaged();rijndaelCipher.Mode = CipherMode.CBC;rijndaelCipher.Padding = PaddingMode.PKCS7;rijndaelCipher.KeySize = 128;rijndaelCipher.BlockSize = 128;byte[] pwdBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(password);byte[] keyBytes = new byte[16];int len = pwdBytes.Length;if (len > keyBytes.Length) len = keyBytes.Length;System.Array.Copy(pwdBytes, keyBytes, len);rijndaelCipher.Key = keyBytes;byte[] ivBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(iv);rijndaelCipher.IV = ivBytes;ICryptoTransform transform = rijndaelCipher.CreateEncryptor();byte[] plainText = Encoding.UTF8.GetBytes(text);byte[] cipherBytes = transform.TransformFinalBlock(plainText, 0, plainText.Length);return Convert.ToBase64String(cipherBytes);}///<summary>///随机⽣成密钥///</summary>///<returns></returns>public static string GetIv(int n){char[] arrChar = new char[]{'a','b','d','c','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','p','r','q','s','t','u','v','w','z','y','x','0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','Q','P','R','T','S','V','U','W','X','Y','Z'};StringBuilder num = new StringBuilder();Random rnd = new Random(lisecond);for (int i = 0; i < n; i++){num.Append(arrChar[rnd.Next(0, arrChar.Length)].ToString());}return num.ToString();}///<summary>/// AES解密///</summary>///<param name="text"></param>///<param name="password"></param>///<param name="iv"></param>///<returns></returns>public static string AESDecrypt(string text, string password, string iv){RijndaelManaged rijndaelCipher = new RijndaelManaged();rijndaelCipher.Mode = CipherMode.CBC;rijndaelCipher.Padding = PaddingMode.PKCS7;rijndaelCipher.KeySize = 128;rijndaelCipher.BlockSize = 128;byte[] encryptedData = Convert.FromBase64String(text);byte[] pwdBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(password);byte[] keyBytes = new byte[16];int len = pwdBytes.Length;if (len > keyBytes.Length) len = keyBytes.Length;System.Array.Copy(pwdBytes, keyBytes, len);rijndaelCipher.Key = keyBytes;byte[] ivBytes = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(iv);rijndaelCipher.IV = ivBytes;ICryptoTransform transform = rijndaelCipher.CreateDecryptor();byte[] plainText = transform.TransformFinalBlock(encryptedData, 0, encryptedData.Length);return Encoding.UTF8.GetString(plainText);}。
加密解密算法的实现及改进
加密解密算法的实现及改进何茗【摘要】在AES基本算法的加密解密的数据16字节基础上, 实现了基于任意字节流的C++类封装, 以满足实际应用中要加密的信息长度不是分组长度的需求. 给出了加密解密AES算法的程序设计方法和具体实现步骤, 并提供算法中密匙服务模块和加密解密模块C++语言的源程序. 该程序可以对用户需要保护的文档进行加密存储, 在用户需要使用的时候对文档进行解密, 使用完成后又加密存储, 大大增强了电子文档的安全性. 将加密解密功能集成到操作系统的的源管理器中, 用户通过资源管理器的菜单就可以完成加密解密功能, 不需要单独启动加解密程序来实现对文档的保护.【期刊名称】《西南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(036)001【总页数】6页(P153-158)【关键词】AES;加密;解密;集成【作者】何茗【作者单位】电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都,610054;成都电子机械高等专科学校电气系,四川成都,610031【正文语种】中文【中图分类】TP309.7随着计算机在办公环境中的广泛应用, 越来越多的数据以电子文档的形式存储于计算机中. 由于电子文档的易于复制性, 特别是Windows系统连接到互联网后, 无数的病毒、木马程序很容易盗取这些电子文档. 因此,保护这些电子文档是相当有必要的. 但保障文档方面所依赖的主要技术, 仍然是数据加密技术. 数据加密的方法很多, 但最基本的加密方法只有两种, 即对称算法和非对称算法[1]. 其中, 对称算法中的AES(Advanced Encryption Standard)是美国新一代的数据加密标准算法, 它被预期能够对政府敏感信息的保护期持续到下个世纪, 并能适用于商业、金融领域. 相比传统的对称式DES(Data Encryption Standard)算法, AES具有更加安全、高效的特点. 目前, 尽管对AES算法原理进行了大量的理论分析[2-4], 但对其应用到电子文档的加密和解密极其系统的实现却很少.AES是基于分组的加解密算法, 即每次要加密/解密的数据块大小必须是16字节, 使用起来颇为不便. 因此,本文在AES基本算法基础上, 对AES算法稍作改进, 使其加解密的数据块可以是任意字节数. 给出了该算法的程序设计的模块划分与具体实现步骤, 提供了一个完整的加密解密的C＋＋源程序. 研究的软件基于Windows操作系统平台[3], 使用Borland C＋＋ Builder[4]作为开发工具, 采用C＋＋语言[5]进行研发设计. 因此, 使用起来十分方便.2.1 AES算法加密原理AES算法是基于128位(16字节)分组的对称加密算法, 密钥长度根据加密强度要求可以选择128、192和256位. 算法预先定义一个替换表(substitute table). 加密前首先把密钥进行扩展成密钥轮, 前面3种密钥长度对应密钥轮数分别为10、12和14. 加密具体步骤为：(1)将输入明文拷贝到4×4字节矩阵State中；(2)用第一轮密钥与State进行异或运算；(3)使用替换表对State进行替换；(4)对State进行行移位操作；(5)对State进行列混合(Mix)操作；(6)用下一轮密钥与State进行异或操作, 重复第3步, 直到使用完所以密钥轮；(7)将State拷贝到输出.解密是加密的逆向操作, 这里不再赘述.2.2 问题分析对于任意字节的数据加密, 加密函数encrypt根据输入数据长度in_len对输入信息in按16字节(128位)进行分组填充处理, 存在两种情况：(1)in_len不是16的整数倍. 即分组后还剩n字节, 需要在其后面添加16-n字节, 这些添加字节内容填写为16-n；(2)in_len正好是16的整数倍. 需要增加一个16字节分组, 其内容填写16.经过分组填充处理后, 要加密的数据已经是16的整数倍了, 分别对每个分组进行加密处理并将结果保存到out中, out-len保存加密后数据的长度, 即in_len加上填充长度.解密函数decrypt输入in是已加密数据, 其长度是16的整数倍, 直接对前面每个分组进行解密并分别保存到out中, 对于最后一个分组, 解密后查看最后一个字节的值m, 也分两种情况进行处理：(1)m小于16, 属于第一种填充情况, 即最后m个字节是填充, 只需将前面的16-m 个字节保存到out, out_len保存解密后数据长度, 即in_len减去m；(2)m等于16, 属于第二种填充情况, 即最后16个字节都是填充, 直接丢弃,out_len=in_len-16.基于面向对象的设计思想, 将上述的 AES算法实现为C++类. 这样, 对外提供的加密和解密函数就可以对任意长度的数据进行操作, 更便于应用程序使用：class AES_cipher{private:unsigned int rd_key[4 *(14 + 1)];int rounds;public:void set_key(unsigned char *key, int key_len); /*设置密钥*/void encrypt(unsigned char *in, int in_len, unsigned char *out, int*out_len);/*加密*/void decrypt(unsigned char *in, int in_len, unsigned char *out, int*out_len);/*解密*/}应用程序要加解密数据, 首先要调用 set_key函数, 根据密钥长度参数 key_len将密钥 key扩展并保存到rd_key中待用.该算法实现的程序需要对用户需要保护的文档进行加密存储, 在用户需要使用的时候对文档进行解密, 使用完成后又加密存储. 同时, 加/解密功能需集成到操作系统的的源管理器中, 用户通过资源管理器的菜单就可以完成加/解密功能, 不需要单独启动加解密程序来实现对文档的保护. 因此, 算法划分为密钥服务模块,加密模块和解密模块, 集成到操作系统模块这四大程序模块来实现.3.1 密钥服务模块实现步骤加密解密程序和密钥服务程序之间的通讯采用命名管道(PIPE)进行. 为增强密钥的安全性, 密钥服务程序需对加密解密程序进行认证, 只有认证通过, 才会响应加密解密程序的密钥请求. 认证过程采用挑战/应答的方式进行, 即服务程序收到密钥请求后, 先发送一个随机数N给请求程序, 请求程序收到随机数后, 用程序内预置的密钥对随机数进行加密, 然后将密文发送给服务程序；服务程序收到密文后, 用程序内预置的密钥对密文进行解密, 然后将解密得到的数据与随机数N进行比较, 如果相同, 表示认证通过, 将密钥发送给请求程序, 否则拒绝发送密钥.启动文件加密解密程序时, 该程序会首先向密钥服务程序发送一个密钥请求, 密钥服务程序收到请求后,将密钥发送给文件加密解密程序, 然后加密解密程序会使用收到的密钥对文件进行加密或解密操作. 具体实现步骤：(1)启动密钥服务程序；(2)用户输入密钥保护口令；(3)验证口令；口令正确后, 用口令对密钥进行解密, 解密后的密钥保存在内存中供文件加密解密程序使用.3.2 加密解密模块的实现步骤用户要对文件加密, 首先在“资源管理器”中选中文件, 点击鼠标右键, 在弹出菜单中选择“加密文件”来启动文件加密程序. 进入加密程序后, 完成对文件的加密主要步骤有：(1)分析参数, 检查文件名参数的有效性；(2)打开命令管道(PIPE), 向密钥服务程序发送密钥请求；(3)从管道读取密钥服务程序发送过来的随机数, 用预置的密钥对随机数进行加密, 然后将密文发送给密钥服务程序；(4)从管道读取密钥服务程序发送过来的工作密钥；(5)用工作密钥对文件进行加密, 其过程为：void EncrypeFile(char *filename,char *key){AES_cipher AES;AES.set_key(key);打开明文文件；创建加密文件；while(读取明文文件){AES.encrypt();将加密数据写入文件；}删除明文文件；关闭加密文件；}文件解密可以看作是文件加密的反向操作, 其实现步骤和加密基本相同, 因此本文将加密和解密用同一个程序实现, 利用参数区分具体操作. 文件解密前面的步骤和加密相同, 只有第5步略有差异, 不再赘述.3.3 集成到操作系统的实现步骤将密钥服务模块, 加密解密模块集成到操作系统的“资源管理器”里, 用户在“资源管理器”里选中要操作的文件, 再通过右键菜单就可以对文件进行加解密, 使用起来十分方便. 即通过修改操作系统的注册表, 将加密文件注册为用程序进行操作. 当然, 用户也可以单独运行文件加解密程序, 根据程序的提示选择要操作的文件完成该功能.集成到操作系统的主要步骤为：(1)打开注册表；(2)添加加密文件类型；(3)关联加密文件类型用加密程序打开；(4)关闭注册表.4.1 密钥服务程序的实现密钥服务程序主要实现代码：mian(){bool CheckPasswrod=false;int request, challenge, temp;lenchar key[128];char msg[128];AES_cipher pre_AES;for(i=0; i<3; i++){用户输入口令；if(口令正确){CheckPasswrod=true；break；}}if(CheckPasswrod==false){/*验证用户口令失败3次, 服务程序退出*/return -1；}使用用户口令解密密钥文件, 并将密钥保存到key内存；CreatePipe()；/*创建与加解密程序通讯管道*/while(true){ReadPipe(&request, 4);switch(request){case 1/*收到密钥请求, 生成随机数并加密发送给请求者*/challenge = rand();WritePipe(&challenge, 4);break;case 2:/*收到认证应答, 读取加密随机数密文*/ReadPipe(msg,128);pre_AES.decrypt(msg, 128, (char*)&temp,&len);/*解密随机数*/ if(temp==challenge){/*认证成功, 发送密钥*/WritePipe(key,128);}break;default:break;}}}4.2 文件加密解密程序的实现main(int argc, char*argv[]){bool is_encrypt；int request, len;int challenge;AES_cipher pre_AES;char msg[128];char key[128];if(argc！=3)return -1if(strcmp(argv[1], “encrypt”)==0)/*判断是加密还是解密操作*/is_encrypt=true;elseis_encrypt=false;if(FileExist(argv[2])!=true) /*检查文件是否存在*/return -1;OpenPipe();/*打开命令管道*/request=1;PipeWrite(&request,4); /*发送密钥请求*/PipeRead(&challenge,4); /*读取随机数*/pre_AES.encrypt(&challenge, 4, msg, &len); /*用预置密钥加密随机数*/ request=2;PipeWrite(&request,4); /*发送认证应答*/PipeWrite(msg,128); /*发送随机数加密密文*/PipeRead(key,128); /*读取工作密钥*/if(is_encrypt){EncrypeFile(argv[2], key); /*用工作密钥加密文件*/}else{DecryptFile(argv[2], key); /*用工作密钥解密文件*/}return 0;}本文在AES基本算法的基础上实现了基于字节流的C++类封装, 以满足实际应用中要加密的信息长度不是分组长度的需求, 保证了任意字节的数据的加密解密. 给出了算法中密匙服务模块和加密解密模块C++语言的具体实现, 探讨了电子文档的加密解密问题.【相关文献】[1] WADE TRAPPE, LAWRENCE C WASHINGTON. 密码学概论[M]. 北京:人民邮电出版社, 2004.[2] 卜晓燕, 张根耀, 郭协潮. 基于AES算法实现对数据的加密[J]. 电子设计工程, 2009,3: 86-87.[3] 何明星, 范平志. 新一代私钥加密标准AES进展与评述计算机应用研究[J]. 计算机应用研究, 2001, 18(10): 4-6.[4] 汪小龙. visual c++与windows编程学习参考[M]. 南京: 南京大学出版社, 2003.[5] 余明兴. Borland C++ Builder 6程式设计经典[M]. 北京: 科学出版社, 2004.[6] 贾振华. C＋＋程序设计[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005.。
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同时 提 供 详 细参 考 文 档 的 实 际 情 况 。本 文 结 合 ＣＣＭ 算 法 和 蓝 牙协 议 以及 ＣＣ２５４１芯 片 文 档 ，具体 讨 论 了如 何 设 置相
关 寄 存 器 ．以在 ＣＣ２５４１芯 片 上 实 现 ＡＥＳ ＣＣＭ 加 密 解 密 算 法 。
关 键 词 ：蓝 牙 ；无 线 通 信 ；信 息 安 全 ；加 密 解 密 ；ＣＣＭ
摘 要 ：蓝 牙 ＳＩＧ 工 作 组 于 ２０ｌ４年 ｌ２ 月 ０２ 日发 布 了 最 新 的 蓝 牙 ４．２协 议 ，该 协 议 保 留 了之 前 发 布 的 ４．０版 本 中 的
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ的 相 关 内容 ，其 中 包括 ＡＥＳ ＣＣＭ 加 密解 密算 法 。针 对 １１官 方 只提 供 ＣＣＭ 加 密 解 密 库 文件 但 未
图 １ 认 证 字 段 的生 成 和 加 密 Ｆｉｇ．１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ Biblioteka １ ＣＣＭ 算 法 简 介
ＢＬＥ 链 路 层 采 用 ＣＣＭ 算 法 实 现 认 证 和加 密 。ＣＣＭ 实 际 上 分 为 ＣＢＣ．ＭＡＣ认 证 算 法 和 ＣＴＲ 加 密 算 法 两 部 分 ＬｌＪ。ＣＢＣ。 ＭＡＣ认 证 算 法 的 输 出 是 长 度 为 Ｍ 的 认 证 字 段 Ｔ，ＣＴＲ 加 密 算 法 针 对 两 种 数 据 进 行 加 密 ：其 一 是 针 对 认 证 字 段 Ｔ进 行 ＣＦＢ／ＯＦＢ加 密 ．得 到 的 输 出是 加 密 后 的认 证 字 段 Ｕ。如 图 ｌ 所 示 ；其 二 是 针 对 消 息 字 段 ｍ （可 以 划 分 为 一 个 或 多 个 ｂｌｏｃｋｓ，不 足 一 个 ｂｌｏｃｋ的 部 分 补 ０）进 行 ＣＴＲ 加 密 ，得 到 的 输 出 是 加 密 后 的 消 息 字 段 ，如 图 ２所 示 。
图 ２ 消 息 字 段 的 加 密
Ｆｉｇ．２ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｓｓａｇｅ ｆｉｅｌｄ
ＣＣＭ 算 法 有 ２个 重 要 的参 数 ：认 证 字段 字 节 长 度 Ｍ 和 长 度 字 段 字 节 长 度 Ｌ。 文 中 讨 论 的 ＣＣＭ 加 密 解 密 算 法 采 用 ＲＦＣ３６１０文档 ｆ２１的 Ｐａｃｋｅｔ Ｖｅｃｔｏｒ 输 人 数 据 ：
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧ ｒｅｌｅａｓｅｄ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｖ４．２ ｏｎ Ｄｅｃ．０２，２０１４，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｓ ＢＬＥ （ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＡＥＳ ＣＣＭ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）ｆｒｏｍ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｖ４ｎ Ｕｎｆｏｒｔｕｎａｔｅｌｙ，ＴＩ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｏｎｌｙ ｌｉｂｒａｒｙ ｔｈａｔ ｒｅａ ｌｉｚｅｓ ＣＣＭ ｅｎｃｒ ｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂｕｔ ｎｏｔ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｉｓ ｉｓｓｕｅ ｏｆ ｈｏｗ ｔｏ ｍａｎｉｐｕｌａｔｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ＡＥＳ ＣＣＭ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍ ｏｎ ｔ ｈｅ ＣＣ２５４１ ｃｈｉｐ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ；ｅｎｃｒ ｙ ｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ；ＣＣＭ
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ４．０规 范 提 出 了 Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ （以下 简 称 ＢＬＥ）协 议 。ＢＬＥ协 议 指 出 ，链 路层 （Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ）的数 据 加 密 认 证 方 式 采 用 ＡＥＳ ＣＣＭ 算 法 。ＴＩ ＣＣ２５４１是 一 款 基 于 ＢＩＪＥ 开 发 的 芯 片 ，该 芯 片 自带 的 ＡＥＳ协 处 理 器 （ＡＥＳ Ｃｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ） 可 以 实 现 ＣＢＣ、ＣＦＢ、ＯＦＢ、ＣＴＲ、ＥＣＢ、ＣＢＣ ＭＡＣ等 多 种 加 密 解 密 算 法 ＿１Ｉ ７１。 ＴＩ官 方 提 供 的 ＣＣ２５４１芯 片 文 档 并 没 有 针 对 ＡＥＳ协 处 理 器 的 操 作 使 用 给 出详 细 的 说 明 ，只 是 大 概 的指 出 了加 密 解 密 的一 些 流 程 。本 文 详 细 讨论 了 如 何 在 ＣＣ２５４１芯 片 上 通 过 ＡＥＳ协 处 理 器 来 实 现 ＢＬＥ 的 ＡＥＳ ＣＣＭ 加 密 解 密 算 法 。
中 图 分 类 号 ：ＴＮ９１８．４
文 献 标识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７４—６２３６（２０１６）０５—０１３４—０４
Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＥＳ ＣＣＭ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＣ２５４１
ＬＩ Ｒｅｎ－ｊｉｅ （Ｗｕｈａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＰｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
第 ２４卷 第 ５期
Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．５
电子设 计工 程
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１６年 ３月
Ｍａｒ．２０１６
基 于 ＢＬＥ 芯 片 ＣＣ２５４１的 ＡＥＳ ＣＣＭ 加密解密算 法的实现
李仁 杰
（武 汉 邮 电科 学研 究 院 湖 北 武 汉 ４３００７４）
ＡＥＳ Ｋｅｙ＝Ｃ０ Ｃ１ Ｃ２ Ｃ３ Ｃ４ Ｃ５ Ｃ６ Ｃ７ Ｃ８ Ｃ９ ＣＡ ＣＢ ＣＣ
ＣＤ ＣＥ ＣＦ Ｎｏｎｃｅ＝００ ００ ００ ０ ４ ０３ ０２ ０１ Ａ０ Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ａ４ Ａ５