HMAC认证协议的单片机实现

bcd，然后进行4轮相似的运算变换，每轮包含16次操作。每次操作对其中的3个变量（4字节）bcd做1次非线性运算，将其结果加上变量a,一个消息子分组Mi，一个常数Ti；将所得结果向环移一个不定的数Si,再加变量b，然后用该结果取代变量a,变换abcd<=dabc，进入下一次运算，共16次，如图2所示。4轮运算结束后，把变量abcd与初始ABCD进行“异或”运算，结果作为下一分组的初始值。
　　
　　计算公式如下：
　　
　　第1轮：SUB_FF(a,b,c,d,Mi,Si,Ti):a<=b+((a+F(b,c,d)+Mi+Ti)<<<Si)
　　
　　第2轮：SUB_GG（a,b,c,d,Mi,Si,Ti）：a<=b+((a+G(b,c,d)+Mi+Ti)<<<Si)
　　
　　第3轮：SUB_HH（a,b,c,d,Mi,Si,Ti）:a<=b+((a+H(b,c,d)+Mi+Ti)<<<Si)
　　
　　第4轮：SUB_II（a,b,c,d,Mi,Si,Ti）：a<=b+((a+I(b,c,d)+Mi+Ti)<<<Si)
　　
　　数据交换规则：a,b,c,d→d,a,b,c→c,d,a,b,→b,c,d,a
　　
　　最终：ABCD<=ABCD+abcd
　　
　　其中：Mi为16个信息子包，每个4字节；Ti为4字节常数;Si为左移位数；abcd为32位变量；初始值为ABCD。
　　
　　函数：F（X，Y，Z）=X&Y|NOT(X)&Z
　　
　　G(X,Y,Z)=X&Z|Y&not(Z)
　　
　　H(X,Y,Z)=XxorYxorZ
　　
　　I(X,Y,Z)=Yxor(X|not(Z))
　　
　　2HMAC在IP电话计费上的应用
　　
　　利用HMAC的认证功能，可对用户的IP储值卡中的金额进行保护。在试验系统中，智能终端相当于认证系统的客户端，如图3所示。
　　
　　当用户使用时，用户只须直接拨入所叫的电话号码即可。智能终端则自动拨向IP服务商，待响应后，反终端序列号、主叫电话号码、认证码一同发给服务商。智能终端序列号相当于公钥，用户的密码就是密钥。智能终端对密钥进行HMAC协议的加密运算自动生成认证码。
　　
　　服务曾几何时接收数据码流，根据终端序列号确定用户的基本信息，再通过数据库中存储的认证码与接收到认证码的比较，确认用户的合法身份。如身份无误，则接通话路，计时收费。
　　
　　其中第3步认证码的格式如表1所列。
　　
　　表1认证码格式
　　
　　引导符终端序列号电话号码*随机数HMAC认证码校验码*10Byte21Byte16Byte0.5Byte32Byte,高位为0，可直接发送DTMF不可直接发送，要转化
　　16Byte认证码，是经由HMAC加密得到的，其中的KEY值、TEXT值都可以作为用户密码。由于认证码高4bit为为0，所以不可以直接发送DTMF，要把4bit校验码排在认证码之后，共组成132bit数据，一起经过串行左移转化，每3bit构成1组，最后形成44个DTMF。
　　
　　智能终端由单片机、DTMF拨号电话机、液晶显示等芯片构成。MCU不但要承担主控任务，还要实现HMAC的运算。
　　
　　3HMAC的单片机实现
　　
　　（1）ZQ032SA单片机简介
　　
　　ZQ032SA是北京中庆公司具有独立知识产权的Flash型MCU，与Motorola6805系列单片机功能相似，指令兼容。其采用CMOS工艺，工作稳定、功耗低、采用小型表贴封装（SOP28），适合民用设备使用。
　　
　　主要特性有：
　　
　　*8位MCU，兼容增强型6502指令集；
　　
　　*4MHz主频，典型取指周期0.5μs。
　　
　　*16Kbyte片内Flash存储器。
　　
　　*352Byte片内用户RAM，其中包括64Byte的堆栈区；
　　
　　*1个13位的多功能计数器和1个看门狗WDT
　　
　　*20个通用I/O接口；
　　
　　*1个载波调制发生器CMT；
　　
　　*Flash保护机制；
　　
　　*Flash在线程序下载；
　　
　　*2种节

《HMAC认证协议的单片机实现(第2页)》