這幾天終於搞定了AES硬件加密工具的使用，幾種簡單的加密模式也都實驗通過了，比較麻煩的一種是CCM模式的加密，它是CTR加密模式和CMAC認證算法的混合使用。本文先介紹CCM模式的原理與基本實現，然后結合OpenSSL的加密庫，了解一下具體過程，最后，在AES硬件加密引擎上實現。
CCM介紹
CCM是CTR加密模式和CMAC認證算法的混合使用，常用在需要同時加密和認證的領域，比如WiFi安全中的WPE協議，它就使用了AES-CCM模式。
CCM首先使用CBC-MAC模式來認證傳輸幀，然后使用CTR模式來加密幀。在這里，用於加密的初始化向量IV構成結構如下：
sequence counter表示在一個幀中16個字節塊的數目. Flags域結構如下：
Bit7設置為０，Adata為１的話，表示此幀有額外的認證數據，為０則表示沒有額外的認證數據。M為認證域長度經過轉換后的結果.L固定為１. 在不同的安全模式下，初始化向量中的Flags值不同。
從上表可以看出，只要有MIC的存在，那么Adata就必須為1.
首先引入兩個CCM模式下的兩個參數：
Ｌ ： 長度域，取值為2~8, OpenSSL中缺省為８
Ｍ : tag的長度，可選范圍為4,6,8,10,12,14,16.OpenSSL中缺省為12
接下來，將詳細描述如何在硬件加密模塊上實現CCM模式的認證和加密。
在硬件AES加密引擎上面，沒有完整的實現CCM模式的加密，需要軟硬件一起配合，才能實現CCM模式。
在CCM模式下CBC-MAC
對於待加密數據中的前數據塊，采用CBC-MAC模式加密生成認證域，對於最后一個數據塊，需要改為使用CBC模式加密。當最后一個數據塊載入AES硬件加密引擎后，從AES讀出的就是消息的MAC校驗碼。
在CCM模式下CTR
以下是認證執行的步驟。
１. 載入加密密鑰
２. 載入全0的初始化向量
３. 構建一個16個字節的數組B,其第一個元素B[0]需要有如下的構造。
其中，Flag的值和安全級別有關系，具體關系間下表。
其他內容元素按規則來填充。
4. 按照16字節加密塊來划分，第一個塊填充初始化向量，第二個塊填充Adata相關內容，第三個塊(或者更多塊)填充明文內容
5. 先按照CBC_MAC模式加密前N-1個塊，最后一個數據塊使用CBC模式來加密.當認證域長度為16時，CBC_MAC加密后的內容是不變的，如果不為16，則高M字節內容保持不變，其余字節變為0.
6. 等待加密完成后，從結果中，讀出Mval個字節到Cstate就可以了。
函數頭說明：
void Test_SSP_CCM_Auth (uint8 Mval, // 認證域字節長度 [0,4,8,16]
uint8 *N, // N 指向13字節的隨機數
uint8 *M, // M 指向明文的指針
uint16 len_m, // len_m 明文長度
uint8 *A, // A 指向Adata的指針
uint16 len_a, // len_a 數據長度
uint8 *AesKey, //AesKey 指向密鑰的指針
uint8 *Cstate) //輸出Cstate 緩存
加密步驟：
CCM模式下的加密，需要使用前面生產的Cstate值，具體使用步驟如下：
加密也需要初始化向量，其構成如下：
當在OFB模式，將認證域加密生產U時，CTR的值必須為０,當在CTR模式，CTR的值必須不為0
1. 創建A塊，並按照規則來填充A[0]，當做后的IV
2. 創建T塊，將Cstate的前Mval填充到T中。
３.分配緩存，用於填充輸入明文，不足16字節的補0.
4. 以OFB模式，將明文T加密輸出到Cstate[也叫做U]。當認證域長度為16時，上傳緩存內容保持不變，如果不為16，則上傳內容的高M位保持不變，其余字節變為0.結果為U.
5. 以CTR模式，將IV最高字節設置為１，重新載入IV,然后加密明文緩存塊
6. 最后的結果，是輸出的密文塊加上Ｕ,都是16字節對齊的。
void Test_SSP_CCM_Encrypt (uint8 Mval, //認證域字節長度 [0,4,8,16]
uint8 *N, //指向13個字節的隨機數指針
uint8 *M, //指向待加密明文 (明文輸出也在這里，多加16個字節的空間)
uint16 len_m, //待加密明文長度
uint8 *AesKey, //AekKey密鑰指針
uint8 *Cstate) //明文的認證域內容
從目前淺顯的理解上來看，CCM的認證和加密好像是相互獨立設置的，從邏輯上，一段明文進來，先通過認證，產生一個tag，在后續加密時使用此Tag和IV生成一個新的校驗U.原負載明文填充滿后，通過CTR模式來加密數據，在密文的后面附上新的校驗碼Ｕ，這樣，就完成了校驗和加密的過程。
---------------今天就先介紹到這里，還有解密過程和代碼沒貼上來,周一來了再貼-----------------------
-------------------周一來了，整理剩下的代碼---------------------------------------------------
解密的過程和加密的相反，先解密，再解認證。
void Test_SSP_CCM_Decrypt (uint8 Mval, //認證域長度
uint8 *N, //隨機數
uint8 *C, //待解密密文指針
uint16 len_c, //待解密密文長度
uint8 *AesKey, //解密密鑰
uint8 *Cstate) //認證域內容
解密流程：
１. 先利用隨機數，構造A向量
2. 從待解密密文中提取最后Mval字節（補全16個字節）到U向量中
３. 通過OFB模式，來將U解密成T
4. 通過CTR模式，將密文解密成明文
５. 最后，將Ｔ附加在明文后
鑒權的過程是利用上述解密出來的明文，全場為len_c,認證域長度位為Mval,位置在字節的尾端，鑒權就是把解密的明文，通過(len_c-Mval)長度鑒權計算，把得到的結果和解密輸出的結果進行對比，如果相同，則鑒權成功，否則，鑒權失敗。
參考資料：openssl學習之ccm，gcm 模式