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：

2.安卓手机端测试程序

（1）测试环境：

开发环境：Eclipse开发工具，Windows XP系统。

测试设备：Eclipse开发工具编译java工程可以在控制台输出结果。

（2）测试源码：

package com.zzfenglin.aes;

import java.util.Formatter;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class AesEntryDetry {
	// 加密秘钥 ，16个字节也就是128 bit
	private static final byte[] AES_KEY = { 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)
	private static final byte[] SOURCE_BUF = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,
			11, 12, 13, 14, 15, 16 };

	// Java测试工程入口方法，在这个方法中调用加解密方法并打印结果
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 需要加密的原始数据转化成字符串并打印到控制台
		String strSource = BytetohexString(SOURCE_BUF);
		System.out.println("source:\n" + strSource);

		// 调用加密方法，对数据进行加密，加密后的数据存放到encryBuf字节数组中
		byte[] encryBuf = encrypt(AES_KEY, SOURCE_BUF);
		// 将加密后的字节数组数据转成字符串并打印到控制台
		String strEncry = BytetohexString(encryBuf).toLowerCase();
		System.out.println("encrypte:\n" + strEncry);

		// 调用解密方法，对数据进行解密，解密后的数据存放到decryBuf字节数组中
		byte[] decryBuf = decrypt(AES_KEY, encryBuf);
		// 将解密后的字节数组数据转成字符串并打印到控制台
		String strDecry = BytetohexString(decryBuf);
		System.out.println("decrypte:\n" + strDecry);

	}

	// 加密方法
	private static byte[] encrypt(byte[] key, byte[] clear) throws Exception {
		SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding");
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
		byte[] encrypted = cipher.doFinal(clear);
		return encrypted;
	}

	// 解密方法
	private static byte[] decrypt(byte[] key, byte[] encrypted)
			throws Exception {
		SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding");
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
		byte[] decrypted = cipher.doFinal(encrypted);
		return decrypted;
	}

	// 字节数组按照一定格式转换拼装成字符串用于打印显示
	private static String BytetohexString(byte[] b) {
		int len = b.length;
		StringBuilder sb = new StringBuilder(b.length * (2 + 1));
		Formatter formatter = new Formatter(sb);

		for (int i = 0; i < len; i++) {
			if (i < len - 1)
				formatter.format("0x%02X:", b[i]);
			else
				formatter.format("0x%02X", b[i]);

		}
		formatter.close();

		return sb.toString();
	}
}

Java测试实例工程的CSDN下载链接如下：

http://download.csdn.net/detail/zzfenglin/9555823

（3）测试结果：