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基于无线局域网技术的居民小区电子公告牌系统TI Z-Stack软件架构及开发 泉州师范学院通信工程专业2008级毕业论文 叶祖钦泉 州 师 范 学 院毕业论文（设计）题 目 基于无线局域网技术的居民小区电子公告牌系统安全性研究与实现物理与信息工程学院 学 院 通信工程 专 业 0x 级学生姓名 学 号 指导教师 武存江 职 称 高级工程师 完成日期 2012-5-2 教务处 制2基于无线局域网技术的居民小区电子公告牌系统TI Z-Stack软件架构及开发 泉州师范学院通信工程专业2008级毕业论文 谢* 基于无线局域网技术的居民小区电子公告牌系统安全性研究与实现物理与信息工程学院 通信工程专业 0803070* 谢*指导教师武存江 高级工程师【摘要】 我们本次设计的任务是基于ZigBee协议的无线局域网的居民小区智能公告牌系统的设计与实现，使用Zigbee协议和芯片CC2430将社区或单位的LED公告牌连成网络，构成无线局域网，并显示信息。其中有一个主控站点（连接输入设备）负责发出公告内容，其它公告牌通过无线局域网接收并显示公告信息。本文中我首先介绍所研究课题的背景和研究意义、然后对整个系统的设计所需的硬件设计平台（CC2430射频芯片）、软件设计平台（TI Z-Stack软件架构及开发）、ZigBee协议栈、ZigBee传输模块、显示模块LED显示接口各部分进行简要叙述;然后分别从ZigBee技术在无线局域网中体系结构、安全结构、加密算法等安全方面进行探讨。重点分析系统中AES加解密的配置和实现。【关键字】TI Z-Stack; LED；ZigBee体系结构；安全结构；AES加解密配置和实现17基于无线局域网技术的居民小区电子公告牌系统安全性研究与实现 泉州师范学院通信工程专业 2008级毕业论文 谢？目 录第一章 绪论21.1 课题背景与研究意义21.2 设计任务21.3 Zigbee安全性研究2第二章ZigBee无线传感网络32.1 ZigBee无线传感网络概述32.2 ZigBee技术的特点32.3 ZigBee网络节点类型32.4 ZigBee网络拓扑结构4第三章 系统总体设计53.1 系统描述53.2 系统硬件设计平台- CC243053.2 系统软件设计平台- TI Z-Stack软件架构及开发53.3 ZigBee协议栈63.4 ZigBee传输模块73.5 显示模块LED显示接口73.6 ZigBee技术安全7第四章ZigBee协议栈安全体系结构84.1 ZigBee安全体系结构概述84.2 数据链路层安全84.3 网络层安全94.4 应用层安全9第五章 系统中AES加密和解密的使用105.1 AES简介105.2 在ZigBee协议栈中AES加解密的配置与实现105.2.1 加解密过程105.2.2 模式设置105.2.3 加载密钥（key）和初始化向量IV105.2.4 填充输入数据115.2.5 CPU处理AES11第六章 总结13致 谢14参考文献15第一章 绪论1.1 课题背景与研究意义伴随着经济的高速发展和城市建设步伐的加快，住宅小区大且住户密集，很多都是高层楼宇，对小区的管理要求越来越高、越来越细致，社区和物业经常需要跟住户沟通，传递信息；当有事情要通知住户时就需要有适当的措施，挨家挨户通知很繁琐，在固定点张贴有可能通知不完全，使用无线电子公告牌不但及时、准确地通知到每一户，通知范围广，不用打扰居民，方便管理与居民的生活；而且相对于传统的张贴广告牌，还起到节能、环保、低碳的效果。利用公告牌播放广告，越来越为商家所青睐。基于无线局域网的电子公告牌能运用于各种场合与环境，灵活方便，与张贴广告牌相比，节约材料和时间，与有线公告牌相比，省去布线，减少了人为布线的繁琐，减少工程量，增加了灵活性，起到了节能、环保、低碳的效果，符合现代快节奏、变化快的生活方式和商业运作模式。无线电子公告牌在生活和商业活动中有着广泛的运用，对其进行研究，使之实用化很有意义。1.2 设计任务本此设计提出了一个基于无线局域网的居民小区智能公告牌系统的方案。从Zigbee协议栈、Zigbee网络安全、zigbee传输模块、LED显示接口、和IAR嵌入式软件开发系统及CC2430/2431程序设计（TI Z-Stack软件架构及开发）这五部阐述居民小区的无线电子公告牌的工作原理和功能。在系统应用的无线通信技术方面，基于各方面考虑，设计方案采用的是具有功耗低、时延小、体积小、成本低、安全性高、灵活性强等优点的ZigBee技术。本次设计的任务是基于无线局域网的居民小区智能公告牌系统的设计与实现，利用ZigBee技术构建无线网络，让控制PC能通过这个无线网络进行LED显示屏上的信息发布。1.3 Zigbee安全性研究ZigBee具备省电、可靠、成本低、容量大、安全等诸多优势，随着ZigBee协议的不断完善和发展，ZigBee技术越来越为人们所认识和接受，逐渐被应用到无线局域网、家庭自动化、智能建筑、工业自动化、水电气的综合抄表系统、智能交通系统、环境和健康监测以及电子玩具等领域。我们本次设计的任务是基于ZIGBEE协议的无线局域网的居民小区智能公告牌系统的设计与实现。为保障无线局域网的正常运行，我们使用ZigBee技术提供可选的安全架构，保证无线局域网络的可靠性。其中我们将重点分析系统中AES加解密的配置和实现。第二章ZigBee无线传感网络2.1 ZigBee无线传感网络概述ZigBee技术是一种新兴的无线传感器网络技术标准，它是在传统无线协议无法适应无线传感器网络低成本、低能量、高容错性等要求的情况下产生的。是当前面向无线传感器网络的技术标准。ZigBee协议标准同其他协议标准一样，是无线传感器网络技术发展的阶段性规范的体现对该项技术的进展起着重要的推动作用。随着无线网scdvbngnhmj.lk/;且该频段为免付款、免申请的无线电频段，在该频段上，数据传输速率为250kbps；另外两个频段为868915MHz，其相应的信道数分别为110个，传输速率分别为2040kbps。2.2 ZigBee技术的特点ZigBee技术是一种支持低成本、低功耗、容量大、安全可靠的无线通信技术。它具有以下主要特点：（1）低成本：ZigBee数据传输速率低，协议简单，可以在计算能力和存储能力很有限的MCU芯片上运行，现有的ZigBeee芯片一般都是基于8051单片机内核的，成本很低，非常适用于对成本要求苛刻的场合。并且ZigBee协议是免专利费的，工作在工业科学医疗(ISM)频段，分别为2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)。（2）低功耗：低功耗是ZigBee最重要的特点之一。由于ZigBeee的传输速率较低，传输数据量较小，而且ZigBee技术采用了多种工作模式，这些工作模式可以有效地对节点的工作和休眠进行配置，从而使得系统在不工作时可以关闭无线设备，极大地降低系统功耗，节约电池能量。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年2左右的使用时间。（3）网络容量大：每个ZigBee网络最多可支持255个节点，加上网络的协调器可以互相连接，整个ZigBee网络节点的数目将十分可观。一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络，理论上可容纳65535个节点。（4）安全性高：ZigBee支持3种安全模式。最高级的安全模式采用属于最高加密标准（AES）的对称密码和公开密钥，可以大大提高数据传输的安全性。同时各个应用程序可以灵活确定其安全属性。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种没备不会意外泄漏其标识，而且网络问数据包的远距离传输不会被其它节点窃取。（5）数据传输可靠：ZigBee采用碰撞避免机制，避免了发送数据时的竞争和冲突。节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在这个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输。另外，ZigBee采用较短的帧格式(128字节)和CRC校验机制来减少无线通信的误码率。（6）传输距离远：两节点间的物理传输范围一般介于10-100米之间，在增加RF发射功率后，亦可增加到1-3千米，并且可以通过路由节点实现通讯接力。2.3 ZigBee网络节点类型ZigBee标准中规定，在一个ZigBee无线网络中一般包含三种设备：协调器、路由器、终端设备。IEEE802.15.4标准中，也定义了两种物理设备类型，分别是全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD），协调器和路由器必须是FFD设备，而终端节点一般情况下为RFD设备。这三种节点类型的定义如下：（1）协调器(Coordinator)一个ZigBee网络，不论采用何种拓扑方式，网络中都需要有一个并且只能有一个协调器节点。该设备是整个网络的核心，负责启动整个网络，选择网络所使用的频率通道，配置网络成员地址，维护网络，维护节点的绑定关系表等。在建立了网络并完成了整个网络的配置后，协调器的工作就像一个路由器(或者消失)，由于ZigBee 网络本身的分布特性，因此接下来整个网络的操作就不在依赖协调器是否存在。（2）路由器(Router)路由器主要实现扩展网络及路由消息的功能。一个ZigBee网络可以有多个路由器，它负责数据的路由与转发，同时作为网络中的潜在父节点，允许容许子节点通过它加入网络，是ZigBee网络进行远距离延伸的关键部件。（3）终端设备(End Device)终端设备节点的主要实现信息的发送和接收。一个终端设备节点通常是由电池供电的，并且当它不处于数据收发状态的时候一般在休眠状态以节省电能。终端节点就像一个末端即不能够转发信息也不能够让其它节点通过它加入网络，不具备成为父节点或路由器的能力，一般作为网络的边缘设备，这种设备只与自己的父节点主动通讯，具体的信息路由则全部交由其父节点及网络中具有路由功能的协调器和路由器完成。2.4 ZigBee网络拓扑结构ZigBee标准中定义了三种网络拓扑形式，分别为星形拓扑、树形拓扑和网状拓扑，如图2-1所示：CoordinatorRouterEnd Device星型网络网状网络网状网络图2-1 几种基本的网络拓扑结构第三章 系统总体设计3.1 系统描述本次设计是基于无线局域网技术的电子公告牌，使用无线局域网技术，利用ISM频段，将社区或单位的公告牌连成网络，构成无线局域网，其中有一个主控站点（连接输入设备）负责发出公告内容，其它公告牌通过无线局域网接收并显示公告信息。本设计使用天运科技的SF-CC2430开发板作为开发平台，它由芯片CC2430、外围电路、JTAG接口电路、天线、电源接口电路、RS232接口电路、外设、JTAG接口电路组成。整个小区公告牌系统可分为：系统硬件设计平台CC2430、系统软件设计平台IAR EW8051集成开发环境、Zigbee协议栈、zigBee传输模块、显示模块LED显示接口、ZigBee网络安全。实物图如图3-1所示。图3-1 电子公告牌的实物图3.2 系统硬件设计平台- GGHHHHHH0本次设计使用天运科技的SF-CC2430开发板作为开发平台，它由芯片CC2430、外围电路、JTAG接口电路、天线、电源接口电路、RS232接口电路、外设、JTAG接口电路组成。而TI/Chipcon公司推出的CC2430片上系统是高度集成的解决方案，具有卓越的射频性能，包括超低功耗、高灵敏度、高抗噪声抗干扰能力；兼容IEEE802.15.4标准，其在单个芯片上集成了ZigBee RF前端、内存和微控制器，仅需很少的外围元件，且所选的元件均为低成本型；使用一个高性能的8051 MCU内核，具备128KB闪存和8KB RAM，另外还包含了许多外设如DMA、定时/计数器、看门狗定时器、AES-128协同处理器、814位ADC、USART、睡眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路以及21个可编程I/O引脚；采用0.18umCMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27mA。CC2430可用于ZigBee协调器、路由器、及终端设备，支持快速、廉价的ZigBee节点的构建。结合了TI/Chipcon业界领先的ZigBee协议栈（Z-stack）之后，CC2430可以说是市面上最具竞争力的ZigBee解决方案。3.2 系统软件设计平台- TI Z-Stack软件架构及开发本次系统设计是在硬件设计的基础上进行的，良好的软件设计是实现系统功能的重要环节，也是提高系统性能的关键所在。节点设计从通用性及便于开发的方面考虑，IAR EW是一个非常有效的集成开发环境，它使用户充分有效地开发管理应用工程。该集成开发环境提供一个框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，这些工具包括了高度优化的C/C+编译器、AVR IAR汇编器、通用IAR XLINK linker、强大的编辑器、文件管理器、工程管理器和C-SPY高级语言调试器。它适用于大量8位、16位、以及32位微处理器和微控制器，其8051版本支持所有标准及扩展架构的8051，可进行程序下载、C/C+代码调试、支持Chipcon JTAG 仿真接口、提供通用的rom-monitor工程模板。该开发环境和keil51集成开发环境非常类似，在熟悉keil51开发环境情况下可以很容易的使用这个功能更加强大的IDE/Debug平台。3.3 ZigBee协议栈ZigBee标准采用分层结构。由物理层(PHY)、介质访问控制子层(MAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)组成，如图3-2所示。其中物理层(PHY)、媒体接入层(MAC)由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层和应用层则由ZigBee联盟制定。IEEE802.15.4ZigBee联盟用户应用层（APL）应用层（APL）媒体访问控制层（MAC）物理层（PHY）用户应用(UserAPP)图3-2 ZigBee协议结构层与层之间通过服务访问点SAP(Service Access Point)连接，每一层都通过SAP调用下层提供的服务和为上层提供服务。SAP是层与层之间的唯一接口，而具体的服务是以通信原语的形式供上层调用的，其中数据实体(Data-Entity,DE)向上层提供常规的数据服务而管理实体(Menagement Entity,ME)向上层提供访问内部层的参数、配置和管理数据等机制。在调用下层服务时，只需要遵循统一的原语规范，并不需要去了解如何处理原语，这样就做到了层与层之间的透明传输。层与层之间的通信原语可分为四种，它们之间的关系如图3-3所示。本层上层ConfirmRequestIndicationConfirmResponseRequest管理服务原语上层本层上层数据服务原语图3-3 层与层的通信原语示意图其中：Request：请求原语，用于上层向本层请求指定的服务；Confirm：确认原语，本层用于响应上层发出的请求原语；Indication：指示原语，本层发给上层用来指示本层的某一内部事件；Response：响应原语，上层用于响应本层发出的指示原语3.4 ZigBee传输模块ZigBee无线数据传输模块的功能是在CC2430上通过异步串行接口向PC机发送数据或者是通过串口接收数据并对数据进行处理后发给PC机。其硬件设计框图如图3-4所示。串行接口PC机串口转换电路无线收发模块JTAG接口电路电源模块图3-4 传输模块的硬件设计框图其中，串口转换电路采用了MAX232芯片来实现RS232串口数据转换，因此实现无线模块与PC机之间串口数据的通信。JTAG接口电路主要是对CC2430进行编程和测试。而无线收发模块由CC2430芯片和一些外围电路组成。该款芯片有强大的集成开发环境，内部线路的交互式调试遵从IDE的IAR环境。它是一种实现嵌入式ZigBee应用的片上系统，它支持2.4GHz IEEE 802.15.4协议，同时，结合了一个高性2.4GHz DSSS(直接序列扩频)的射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的增强型8051控制器。3.5 显示模块LED显示接口本次设计中，由于我们所使用的单片机STC89c52是一块8位的芯片，数据线一次性只能传输8位数据，而且显示一个简体的汉字，至少需要的16*16点阵来描述。所以，我们用4块3MM大尺寸高亮度行共阳8*8点阵LED（JM-M1088B）组成16*16的点阵显示单元。16*16的点阵显示屏亮度更亮、更均匀，而且在较远的距离处也能够清晰地看到显示的信息，有很好的视觉效果。并且给出了硬件原理图和软件流程图。该电路有稳定可靠、显示效果好、价格不贵的优点。3.6 ZigBee技术安全ZigBee是在IEEE 802.15.4协议标准的基础上扩展的，IEEE 802.15.4标准只定义了物理层和数据链路层的MAC子层。其中，物理层由射频收发器和底层的控制模块组成，MAC子层是为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。ZigBee技术对协议栈各层进行了加强安全保护，采用AES加密算法对数据进行加密，同时提供数据完整性检查和鉴权措施，还建立信任中心机制对安全钥匙管理，这些安全措施的采用使无线网络通信具有良好安全保护机制。所以，在本文中我将对ZigBee技术在本次设计中无线传感网路安全方面进行探讨。我们将分别从ZigBee技术在网络体系结构、安全结构、加密算法等安全方面进行分析。重点分析系统中AES加解密的配置和实现。通过对ZigBee技术的安全分析，可以更好地解决无线局域网络的安全问题，从而能够进一步开发或改进其安全性能，保证了ZigBee技术具有独特的生存空间。第四章ZigBee协议栈安全体系结构4.1 ZigBee安全体系结构概述ZigSee协议是一种新兴的无线传感器网络技术标准，它是在传统无线协议无法适应无线传感器网络低成本、低能量、高容错性等要求的情况下产生的。ZigBee协议是在IEEE802154(无线个人区域网)协议标准的基础上扩展的，IEEE802154标准只定义了PHY层和数据链路层的MAC子层。PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成，MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。ZigBee联盟制定网络层和应用会聚层各高层规范。ZigBee标准采用分层结构。由物理层(PHY)、介质访问控制子层(MAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)组成。其中物理层(PHY)、媒体接入层(MAC)由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层和应用层则由ZigBee联盟制定。物理层提供基本的无线通信；数据链路层提供设备之间通信的可靠性及单跳通信的链接；网络层负责拓扑结构的建立和维护、命名和绑定服务，它们协同完成寻址、路由及安全这些不可缺少的任务；应用层包括应用支持子层、ZigBee设备对象(ZigBeeDeviceObject，ZDO)和应用，ZDO负责整个设备的管理，应用层提供对ZD0和ZigBee应用的服务。数据链路层、网络层和应用层负责在各自层上传输安全的数据，而且应用子层提供安全关系的建立和维护等服务，ZD0管理安全策略和设备的安全配置，ZigBee的安全结构如图4-1所示。提供安全服务媒体访问控制层物理层2.4GHz无线频段868/915MHz无线频段应用层应用层结构 Zigbee设备对象网络层 网络安 网路消息 路由 网络全管理 总代理 管理 管理Zigbee设备管理对象应用支持子层应用支持子层 应用支持子层 响应 安全管理 消息总代理 管理图4-1 ZigBee协议栈安全体系结构4.2 数据链路层安全数据链路层通过建立有效的机制保护信息安全。MAC层有四种类型的帧，分别是命令帧、信标帧、确认帧和数据帧。安全帧格式如图4-2所示。SYNCPHY HDRMAC HDRAuxiliary HDREncrypted MAC PayloadMIC图4-2数据链路层安全帧格式其中AH是携带的安全信息，MIC提供数据完整性检查，有0，32，64，128位可供选择。对于数据帧，MAC层只能保证单跳通信安全，为了提供多跳通信的安全保障，必须依靠上层提供的安全服务。在MAC层上使用的是AES加密算法，根据上层提供的钥匙的级别，可以保障不同水平的安全性。IEEE802.15.4标准MAC层使用的是CCM模式，CCM是一种通用的认证和加密模式，被定义使用在类似于AES的128位大小的数据块上，它由CTR模式和CBCMAC模式组成。CCM主要包括认证和加密解密，认证使用CBCMAC模式，而加解密使用的是CTR模式。然而ZigBee技术对数据保护采用一种改进的模式即CMM*模式，它是通过执行加强AES一128加密算法来对数据保密。4.3 网络层安全网络层对帧采取的保护机制同上一样，为了保证帧能正确传输，帧格式中也加入了AH和MIC。安全帧格式如图4-3所示。 SYNCPHY HDRMAC HDRNWK HDRAuxiliary HDREncrypted MAC PayloadMIC图4-3 网络层安全帧格式NWK层主要思想是首先广播路由信息，接着处理接受到的路由信息，例如判断数据帧来源，然后根据数据帧中的目的地址采取相应机制将数据帧传送出去。在传送的过程中一般是利用链接密钥对数据进行加密处理，如果链接密钥不可用，那网络层将利用网络密钥进行保护，由于网络密钥在多个设备中使用，可能带来内部攻击，但是它存储开销代价更小。NWK层对安全管理有责任，但其上一层控制着安全管理。4.4 应用层安全APL层安全是通过APS子层提供，根据不同的应用需求采用不同的钥匙，主要使用的是链接密钥和网络密钥。安全帧格式如图4-4所示。SYNCPHY HDRMAC HDRNWK HDRAPS HDRAuxiliary HDREncrypted MAC PayloadMIC图4-4应用层安全帧格式APS提供的安全服务有钥匙建立、钥匙传输、设备服务管理。钥匙建立是在两个设备问进行，包括四个步骤：交换暂时数据，生成共享密钥，获得链接密钥，确认链接密钥。钥匙传输服务是在设备间安全传输钥匙。设备服务管理包括更新设备和移除设备，更新设备服务提供一种安全的方式通知其它设备有第三方设备需要更新，移除设备则是通知有设备不满足安全需要，要被删除。第五章 系统中AES加密和解密的使用ZigBee技术在本次基于无线局域网技术的居民小区电子公告牌系统安全方面提供了多种措施来保证传输安全，采用AES-128加密算法、数据完整性检查和鉴权功能。通过采用这些安全策略可以保证信息的安全传输，阻止了攻击者窃听或截取重要的信息，保证了无线传输的安全性。ZigBee协议中，所有的安全方案使用的加密算法都是高级加密标准AES。本章主要讨论的是AES加密算法在系统中是如何配置和使用的。5.1 AES简介高级加密标准（AES），也称为Rijndael算法，其加密速度快，安全级别高，正日益成为加密各种形式的电子数据的实际标准。2000年10月，NIST宣布通过从15种候选算法中选出AES作为新的加密标准。2002年5月26日，NITS制定了新的高级加密标准（AES）规范。AES算法基于排列和置换运算，它使用了几种不同的方法来执行排列和置换运算，是一个迭代的、对称密钥分组加密算法，它可以使用128、192和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据。与公共密钥加密使用密钥对不同，对称加密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和输入数据相同。迭代加密使用一个循环结构，在该循环中重复置换和替代输入数据。CC2430中使用128位的密钥，并且使用专用的AES协处理器处理加解密过程，处理过程对控制核心的资源占用极少。5.2 在ZigBee协议栈中AES加解密的配置与实现5.2.1 加解密过程 AES加解密过程如下：（1）设置加密模式（ECB、CBC、CFB、OFB、CTR、CBC-MAC、CCM）；（2）加载密钥（key）；（3）加载初始化向量（IV）；（3）为加密/解密而下载（download）及上传（upload）。5.2.2 模式设置ZigBee协议栈中AES具有多种加密模式，在进行其他操作之前，需要先设置工作模式。模式设置通过配置ENCCS.mode完成。其代码如下：#define AES_SETMODE(mode) do ENCCS &= 0x70; ENCCS |= mode; while (0)#define CBC 0x00#define CFB 0x10#define OFB 0x20#define CTR 0x30#define ECB 0x40#define CBC_MAC 0x505.2.3 加载密钥（key）和初始化向量IV在加载密钥或IV前，需要设置加载密钥或初始化向量的命令（ENCCS.CMD），然后启动加载过程（ENCCS.ST）,随后向寄存器ENCDI中写入16字节的密钥或初始化向量。设置密钥或IV加载命令的定义代码如下：#define AES_SET_ENCR_DECR_KEY_IV(mode) do ENCCS = (ENCCS & 0x07) | mode while(0)#define AES_ENCRYPT 0x00;#define AES_DECRYPT 0x02;#define AES_LOAD_KEY 0x04;#define AES_LOAD_IV 0x06;启动加载过程：#define AES_START() ENCCS |= 0x01完整的CPU加载密钥或初始化向量函数代码见下：Void halAesLoadKeyOrInitVerctor(BYTE* pDATA,BOOL key)UINT8 I;/判断是加载密钥还是IV.If(key) AES_SET_ENCR_DECR_KEY_IV(AES_LOAD_KEY); else AES_SET_ENCR_DECR_KEY_IV(AES_LOAD_IV); /启动加载密钥或IV.AES_START();/开始加载For(i=0;i16;i+)ENCDI=pDatai;其中pData是16字节的密钥或初始化向量。加载密钥或IV将终止如何执行中的过程。密钥一旦加载，将持续到下一次重载。IV必须在下载每段消息前加载。芯片复位将清除密钥和IV。5.2.4 填充输入数据AES处理的数据块长度为128bit,每段消息分为若干块。如果最后的块不足128bit时需以“0”填满至128bit。5.2.5 CPU处理AESCPU通过SFR和AES协调处理器通信。CPU访问AES的一般过程为：加载IV，设置加密或解密命令，启动命令，下载数据至ENCDI，从ENCDO上传数据。器完整性函数见下：Void halAesEncrDecr(BYTE* pDataIn,UNIT16 length,BYTE *pDataOut,BYTE *pInitVecor,BOOL de-cr) UINT16i;UINT8j,k;BYTEmode;UINT16 nbrOfBlocks;UINT16 convertedBlock;UINT8 delat;nbrOfBlocks=length/16;mode=0;if(length%16)!=0）/消息长度为16的整数倍nbrOfBlocks+;/加载IVhalAesLoadKeyOrInitVector(pInitVector,FALSE);/设定加密或解密命令If(decr) AES_SET_ENCR_DECR_KEY_IV(AES_DECRYPT);else AES_SET_ENCR_DECR_KEY_IV(AES_ENCRYPT); /读取之前设定的工作模式Mode=ENCCS&ox70;For(convertedBlock=0;converredBlocknbrofBlocks;convertedBlock+)/启动转换AES_START();i=convertedBlock * 16;If(mode= = CFB)|(mode= =OFB)|(mode = =CTR)for(j=0;j4;j+)/写入数据，不足的部分补零For(k=0;k4;k+)ENCDI=(i+4*j+klength)?pDataIni+4*j+k:0x00); Delay=DELAY;While(delay-);For(k=0;k4;k+) pDataOuti+4*j+k=ENCDO; Else if(mode= =CBC_MAC)For(j=0;j16;j+)/写入数据，不足的部分补零ENCDI=(i+jlength)?pDataIni+j:0x00); If(convertedBlock= = nbrOfBlocks-2) AES_SETMODE(CBC);Delay=DELAY;While(delay-);Else if(convertedBlock= =nbrOfBlocks-1)delay=DELAY;While(delay-);For(j=0;j16;j+)pDataOutj=ENCDO; Elsefor(j=0;j16;j+)ENCDI=(i+jlength)?pDataIni+j:0x00); Delay=DELAY;While(delay-);For(j=0;j16;j+)pDataOuti+j=ENCDO;第六章 总结本次设计的主要工作是在整个硬件平台上利用Zigbee技术的TI Z-Stack软件架构进行开发应用，设计与实现小区电子公告牌系统。整个过程中，首先对系统的进行整体设计，确定系统结构；然后分别设计与实现系统ZigBee网络构建功能、网络主节点应用、网络子节点应用、Zigbee协议网络安全、LED模块显示功能。经过了将近十周的努力，在指导老师武存江的悉心指导和组内队员的相互帮助下，设计终于完成，设计结果整体上能够实现当初提出的各项的功能。在这次设计中我的论文的主要学习方向是基于无线局域网技术的居民小区电子公告牌系统安全性研究与实现。主要是对ZigBee技术在体系结构结构、安全结构加密算法等安全方面进行探讨和分析。期间查阅了大量的资料和相关书籍。对ZigBee技术安全应用有了一定的了解。其中ZigBee技术安全方面，采用AES128加密算法，是该项技术的重点也是难点，由于可找到的相关方面的详细资料不多，我仅能够从一些期刊中对其进行理解，在应用方面还有一定欠缺。然而在这一论文写作过程中，我同样收获了很多，比如锻炼了我的耐心，收集信息的能力，把握问题核心的能力，自我学习的能力，团队协作的能力等等，让我受益匪浅。同时也让我意识到自己的诸多不足，知识面的狭隘，实践能力有待提高，考虑问题不够全面细致等等。总之，这次的毕业论文写作给我的触动很深，我将受益终生。致 谢经过十周左右的时间，我的毕业论文基本完成了。这将是我大学学业的一个句点。作为一个本科生，由于知识和经验的匮乏，螺纹写作过程中难免会有许多考虑不全面的地方，如果没有指导教师的的悉心督导，想要顺利地完成此次论文是有一定困难的。因此我首先要感谢我的论文指导老师武存江老师。从选题到查阅资料，设计方案，再到论文提纲的确定，中期论文的修改等各个环节中都给予了我耐心的指导。除了敬佩武老师渊博的专业知识外，他的治学严谨和科学研究的精神也是值得我永远学习的，也将影响我今后的生活和工作。此外，感谢本次设计合作的组员，他们的包容和帮助，大家的团结和对知识的探索也将永远深刻于我的脑海里。参考文献1 高守玮，吴灿阳ZigBee技术实践教程M北京：航空航天大学出版社，2009，221-2292 钟永锋，刘永俊ZigBee无线传感器网络M北京：北京邮电大学出版社，2009，12-143 任秀丽，于海斌基于ZigBee技术的无线传感网的安全分析J计算机科学，2006，33(10)：1111134 虞志飞，邬家炜.ZigBee技术及其安全性研究A 计算机技术与发展,2008,18(8)：145-1175 任秀丽，于海斌ZigBee技术的无线传感器网络的安全性研究，2007，28(12)：2133-21376 李文仲PIC单片机与ZigBee无线网络实战M 北京：航空航天大学出版社，2007，227-2397 郭渊博，杨奎武，赵俭，等ZigBee技术与应用M 北京：国防工业出版社，2010，3-908 瞿雷，刘胜德，胡咸斌ZigBee技术及应用M北京：航空航天大学出版社，2007，110-1259 杨清德LED及工程应用北京：人民邮电出版社M200710 付家才单片机实验与实践北京：北京高等教育出版社，2006Electronic bulletin board system based on the residential area of wireless LAN technology- TI Z-Stack software architecture and developmentPhysics and Information Engineering Communications Engineering 0803070? Xie ?Instructor Wu Cunjiang Senior Engineer【Abstract】 The design of the task is based on the design and implementation of intelligent bulletin board system in the residential area of the ZigBee protocol wireless LAN, use the Zigbee protocol and chip CC2430 LED bulletin board of the community or units connected into a network, constitutes a wireless LAN, and display information. A master site (connecting input devices) is responsible for public notice content, and other bulletin board through the wireless LAN to receive and