[发明专利]应用于ZigBee协议的加解密电路结构及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于加解密技术领域，特别是涉及一种应用于ZigBee协议的加解密电路结构及其方法。 

背景技术

1.CCM*安全模式 

(1)ZigBee(紫蜂)协议安全机制 

ZigBee技术是一种为低速率控制网络设计的标准无线网络协议，具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本等特点，其工作在2.4GHz的ISM频段上，传输速率为20kb/s～250kb/s，传输距离为10m～75m。ZigBee协议栈包含物理层、媒体访问控制层、网络层、应用层，并定义了安全服务提供机制。 

ZigBee标准是建立在IEEE802.15.4标准基础上，其物理层、媒体访问控制层采用的是IEEE802.15.4标准，因此ZigBee安全体系结构是建立在IEEE802.15.4的安全服务基础上。ZigBee利用这些安全服务对传输的数据进行加密处理，并提供对接入网络的设备的身份认证、密钥管理等功能，ZigBee定义的网络层和应用层都包含该安全体系。 

IEEE802.15.4安全服务是基于AES-CCM*安全模式生成一系列的安全机制。IEEE802.15.4规定AES-CCM*安全模式中使用的加密函数为128位数据分组和128位密钥的AES加密算法，即AES-128加密算法。CCM*模式是CCM(Counter with Cipher block chaining-Message authentication code)加密模式的扩展。CCM模式结合了CTR数据加密模式(Counter Mode)和CBC-MAC身份认证模式(Cipher Block Chaining-Message Authentication Code)而衍生出来的安全模式，既包含了加/解密功能模式，又包含了身份认证模式。CCM*模式除了可以使用CCM模式以外，还可以单独使用CTR数据加/密模式(Counter Mode)和CBC-MAC身份认证模式(Cipher Block Chaining-Message Authentication Code)。 

(2)CBC-MAC身份认证模式 

CBC-MAC模式可以用以下公式表示： 

X₀：＝0¹²⁸； 

Xi+1:=EKey(Xi⊕Bi),fori=0,...,n;]]>

T：＝First_M_Bytes(X_n+1). 

公式中E_Key()为密钥为Key的AES-128加密函数，0¹²⁸表示128比特全0字符串。图1为CBC-MAC认证码产生过程示意图，图中FMB为截取前M个字节，即公式中的First_M_Bytes()函数。 

如图1所示，发送方根据数据分组为128比特的辅助验证数据组B₀～B_n产生M字节验证码T，辅助验证数据组B₀～B_n主要由明文附加信息，附加验证信息数据a和信息数据明文m组成。接收方根据明文附加信息，附加验证信息数据a，以及接收到的、解密后的信息数据的明文m组成辅助验证数据组B₀～B_n，同发送方一样按照图1所示的过程产生一个M字节验证码T，将T和接收到的并经过解密的发送方验证码T进行比较，如果T和T相同，则认为接收到的、解密后的信息数据的明文m′与发送方的发送信息数据的明文m相同，如果T′和T不相同，则认为接收到的数据被篡改过。 

(3)CTR数据加/解密模式