低功耗蓝牙BLE之AES-128加密算法
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了低功耗蓝牙BLE之AES-128加密算法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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加密
在连接时，可以对净荷中的数据进行加密，确保数据的机密性，从而抵御攻击者。机密性是指第三方“攻击者”由于没有加密链路的共享密钥，因此无法拦截、破译或读取消息的原始内容。
加密数据包含一个消息完整性校验值，表明该数据包已经过认证。为了验明发送方的有效身份，认证使用共享密钥为已加密的数据计算签名，可防止第三方篡改数据包中的任何内容。通过认证，消息的接收方能够确信收到的数据包来自一个可信设备。
加密数据包还包含一个数据包计数器，用来防止重放攻击。重放攻击是这样一种攻击方式：攻击者截取一个既有的消息，随后再次发送该消息以期望收到响应。试想，假如没有重放攻击保护，攻击者有可能扫描到某个设备的大量数据包，然后再次发送这些数据包，其结果可能不堪设想。显然，防止重放攻击是一件非常重要的事情。
AES-128加密算法简介
低功耗蓝牙中的所有加密和认证都基于同一个加密引擎，称为高级加密系统（AES）。AES最初源自美国的一项政府计划，试图寻找未来可用的加密引擎。一直以来，AES被用于许多有线和无线标准，迄今为止安全研究人员还没有找到其算法的弱点。
AES可以有多种形式，取决于在给定的时间内能够处理的数据块以及密钥的大小。低功耗蓝牙使用128位的密钥和128位的数据块。也就是说，所有密钥的长度均为128位，每次加密生成的密文长度为16个字节。
AES加密块非常简单，它包含两个输入和一个输出。两个输入分别为128位的密钥值和128位的纯文本数据块，输出则为128位的加密数据块。密钥和纯文本在使用上有一些不同；纯文本可以直接为加密块使用，但密钥必须经过处理后才能使用。可见，更有效的方法是只设立一个密钥，用于不同的纯文本块以进行快速加密，而非使用不同的密钥为每个块加密。
在低功耗蓝牙里，AES加密引擎被用于下列四个基本功能：
1.加密净荷数据
2.计算消息完整性校验值
3.数据签名
4.生成私有地址
数据签名在安全管理器中定义，生成私有地址在通用访问规范中定义。
注意，本文主要是为了讲解AES-128算法在BLE设备和安卓手机之间通信时使用的过程，所以并没有去深入研究讲解AES算法。如果有对该算法感兴趣的，可以去网上搜索相关资料深入了解一下。
AES-128加解密方法源码
我们的实验案例是BLE设备端（从机）发送加密的数据给安卓手机（主机）并解密出原始有效数据，以及安卓手机（主机）发送加密的数据给BLE设备端（从机）并解密出原始有效数据。通信过程不便于演示，所以我们换种方式来呈现我们的实现源码：同样的原始有效数据，同样的加解密Key，分别在设备端和Java测试环境中对原始有效数据进行加密然后解密，通过看设备端和Java测试环境中加密之后的数据是否一致以及解密之后的数据是否一致，来判断我们的数据加密传输能否成功，如果加密之后数据一致并且解密之后的数据也一致，那加密传输就可以成功实现。
1.BLE设备端测试程序。
（1）测试环境：
开发环境：IAR8.20版本，Windows XP系统
测试设备：CC2541/CC2540开发板
测试例程：1.4.0协议栈中“simpleBLEPeripheral”例程
（2）实现源码：
/****************************************************************
* 名 称: Aes128EncryptAndDecrypTest()
*
* 功 能: 测试AES-128 加解密，注意我们加密时需要key，
* 加密后的数据用于通信；同样解密的时候也
* 需要用同一个key进行解密，这样，如果对方
* 没有key 就无法解密出原始数据，进而保护了
* 用户数据不被截取。
*
* 入口参数: 无
* 出口参数: 无
****************************************************************/
static void Aes128EncryptAndDecrypTest(void)
{
int i = 0;
// 加密秘钥 16个字节也就是128 bit
uint8 key[16] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16};
// 需要加密的数据(保证16个字节，不够的自己填充)
uint8 source_buf[16] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16};
// 加密后数据存放区
uint8 encrypted_buf[16];
// 解密后数据存放区
uint8 deccrypted_buf[16];
// 开始加密，加密后的数据存放到encrypted_buf
LL_Encrypt( key, source_buf, encrypted_buf );
// 开始解密，将解密后的数据存到deccrypted_buf
LL_EXT_Decrypt( key, encrypted_buf, deccrypted_buf );
//打印原始数据
tx_printf("source:");
for(i = 0;i < 16;i++)
{
txprintf("0x%02x ",source_buf[i]);
}
tx_printf("");
//打印加密后的数据
tx_printf("encrypte:");
for(i = 0;i < 16;i++)
{
txprintf("0x%02x ",encrypted_buf[i]);
}
tx_printf("");
//打印解密后的数据
tx_printf("deccrypte:");
for(i = 0;i < 16;i++)
{
txprintf("0x%02x ",deccrypted_buf[i]);
}
tx_printf("");
}上述测试方法放到“simpleBLEPeripheral.c”文件中，在初始化函数“SimpleBLEPeripheral_Init”里面最后的地方调用上述测试方法“Aes128EncryptAndDecrypTest();”就可以了。
通过上述测试方法，我们看到设备端加密用的是“LL_Encrypt”方法，解密用的是“LL_EXT_Decrypt”方法，这两个方法的声明在“Ll.h”头文件中，这个头文件被“hci.h”头文件引用，所以如果提示找不到这两个方法的时候，我们引用“hci.h”头文件即可。因为上面的注释比较详细，所以我们就不再赘述了。
（3）测试结果：
以上是关于低功耗蓝牙BLE之AES-128加密算法的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Android上的BLE（蓝牙低功耗蓝牙），创建并重新连接到并不总是存在的设备