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現(xiàn)在的很多產(chǎn)品都實現(xiàn)了OTA功能，通過OTA功能，產(chǎn)品可以實現(xiàn)功能不斷地優(yōu)化，給用更多的功能體驗，當然最重要的，我猜大部分還是解決bug問題。
如果產(chǎn)品做成了暢銷品，為了避免被山寨，還需要考慮自己的OTA不被破解，當年做的平衡車就在市場上出現(xiàn)了很多復制品，連bug都一樣，而且還能兼容官方APP進行下載，真的讓人氣憤啊。幸運的是，當時有后臺加持，檢測到了山寨品的ID范圍，直接發(fā)了一張“二向箔”全給升級成轉(zhuǎn)頭了。
開始做產(chǎn)品的時候，對于加密考慮的很少，OTA這事功能實現(xiàn)挺簡單，要考慮防護，考慮的方方面面就很多了，首先bin文件的存儲不能簡單的放到線上，包括傳輸過程中也不能出現(xiàn)明文，最好每次更新被抓包的話，每次被抓包的加密數(shù)據(jù)都不一樣，這樣才足夠可靠。
AES是一種對稱加密機制，所謂對稱，就是加密秘鑰和解密秘鑰是同一個，通信的雙方約定好這個秘鑰，發(fā)送的時候使用秘鑰打包，接收時再用同樣的秘鑰進行解密。這種加密方式的缺點是秘鑰的保存，一點被別人知道了秘鑰就麻煩了。
對于嵌入式產(chǎn)品來說，通常的做法是約定好產(chǎn)品的秘鑰，直接機密存儲在產(chǎn)品的Flash中，服務器端也會存儲一份，這樣服務器在發(fā)送bin文件時，先使用秘鑰進行加密，然后通過各種各樣的通信方式傳遞給產(chǎn)品的主控，主控再使用秘鑰進行解密還原bin文件。
這個過程中，通信的監(jiān)聽不會泄露秘鑰，主要防護點就變成了產(chǎn)品端秘鑰的保存上，實際上，可以通過非對稱加密手段，在OTA之前，先將本次升級的秘鑰傳輸給產(chǎn)品主控，然后在傳輸秘鑰加密后的密文，這樣來保證每次串數(shù)的密文不同。
這里先學習AES加密的原理和用法。
一．?AES的基本結(jié)構(gòu)
AES為分組密碼，分組密碼也就是把明文分成一組一組的，每組長度相等，每次加密一組數(shù)據(jù)，直到加密完整個明文。
在AES標準規(guī)范中，分組長度只能是128位，也就是說，每個分組為16個字節(jié)（每個字節(jié)8bits）。密鑰的長度可以使用128位、192位或256位。密鑰的長度不同，推薦加密輪數(shù)也不同，如下表所示：
如果我們實現(xiàn)AES-128加密，這里推薦的加密輪數(shù)是10 。
AES的加密公式為C = E(K,P)，在加密函數(shù)E中，會執(zhí)行一個輪函數(shù)，并且執(zhí)行10次這個輪函數(shù)，這個輪函數(shù)的前9次執(zhí)行的操作是一樣的，只有第10次有所不同。也就是說，一個明文分組會被加密10輪。AES的核心就是實現(xiàn)一輪中的所有操作。
AES的處理單位是字節(jié)，128bit，也就是16字節(jié)，這就是分組長度，我們把明文按照這個長度分成多個組。
每個分組P和輸入密鑰K都被是16個字節(jié)，分別記為P = P0 P1 … P15 和 K = K0 K1 … K15。
一般地，明文分組用字節(jié)為單位的正方形矩陣描述，稱為狀態(tài)矩陣。在算法的每一輪中，狀態(tài)矩陣的內(nèi)容不斷發(fā)生變化，最后的結(jié)果作為密文輸出。該矩陣中字節(jié)的排列順序為從上到下、從左至右依次排列。
假設明文分組為P = abcdefghijklmnop ，其中的字符a對應P0，p對應P15。如下圖所示：
上圖表明，明文矩陣在一次一次的輪函數(shù)運算后被轉(zhuǎn)化為了密文矩陣，按照上面的明文假設，加密過程中的數(shù)據(jù)變化非常大，如下圖：
上面部分可以簡單理解，我們首先把明文分組，每次加密之操作16字節(jié)，每次加密分10輪，在這10輪加密過程中，明文被輪函數(shù)轉(zhuǎn)換了10次。
二．?秘鑰的一生
秘鑰是怎么作用的呢？秘鑰其實也被分成10次，每一次執(zhí)行輪函數(shù)，都讓秘鑰對相應輪數(shù)上的狀態(tài)矩陣作用一下，也就是明文變化10次，就用10個不同的秘鑰去作用10次，當然10個不同的秘鑰肯定都是基于原始秘鑰而來的。
16字節(jié)的密鑰也是用字節(jié)為單位的矩陣表示，矩陣的每一列被稱為1個32位比特字。
通過密鑰編排函數(shù) ，該密鑰矩陣被擴展成一個44個字組成的序列W[0],W[1], … ,W[43]。
該序列的前4個元素W[0],W[1],W[2],W[3]是原始密鑰，用于加密運算中的初始密鑰;后面40個字分為10組，每組4個字（128比特）分別用于10輪加密運算中的輪密鑰加，如下圖所示：
上圖中，如果Key = “abcdefghijklmnop”，則K0 = a, K15 = p,?W[0] = K0 K1 K2 K3 = “abcd”
后面的10次秘鑰矩陣是通過秘鑰擴展函數(shù)進行擴展的，如下圖
其中，T是一個有點復雜的函數(shù)，類似于前面明文的處理，各種代換和異或后計算出來的。目的就是打亂數(shù)據(jù)，讓數(shù)據(jù)看不出規(guī)律。
三．?加密過程
W[0,3]是指W[0]、W[1]、W[2]和W[3]串聯(lián)組成的128位密鑰。加密的第1輪到第9輪的輪函數(shù)一樣，包括4個操作：字節(jié)代換、行位移、列混合和輪密鑰加。最后一輪迭代不執(zhí)行列混合。
另外，在第一輪迭代之前，先將明文和原始密鑰進行一次異或加密操作。下面是AES加解密的一個過程。
下面是對于加密過程的簡要描述，大體了解加解密過程要做哪些事情。
字節(jié)代換，這就是一個查表，加密和解密過程需要一對數(shù)據(jù)表，分別叫做S盒和逆S盒。本質(zhì)上就是一個二維數(shù)組，根據(jù)坐標查詢對應的數(shù)據(jù)做代換，他們兩個在輪加密過程中是可逆的。
行移位，這是一個簡單的左循環(huán)移位操作。當密鑰長度為128比特時，狀態(tài)矩陣的第0行左移0字節(jié)，第1行左移1字節(jié)，第2行左移2字節(jié)，第3行左移3字節(jié)，如下圖所示：
行移位的逆變換是將狀態(tài)矩陣中的每一行執(zhí)行相反的移位操作，例如AES-128中，狀態(tài)矩陣的第0行右移0字節(jié)，第1行右移1字節(jié)，第2行右移2字節(jié)，第3行右移3字節(jié)。
列混合，這里也是涉及到了一對矩陣運算，兩個列混合的矩陣的乘積正好是單位矩陣，一次你在加密和解密過程中，他們也是互為可逆的操作。
輪秘鑰加，到這里才需要用到我們秘鑰矩陣。
輪密鑰加是將128位輪密鑰Ki同狀態(tài)矩陣中的數(shù)據(jù)進行逐位異或操作，如下圖所示。其中，密鑰Ki中每個字W[4i],W[4i+1],W[4i+2],W[4i+3]為32位比特字，包含4個字節(jié)，他們的生成算法下面在下面介紹。輪密鑰加過程可以看成是字逐位異或的結(jié)果，也可以看成字節(jié)級別或者位級別的操作。也就是說，可以看成S0 S1 S2 S3 組成的32位字與W[4i]的異或運算。
具體的算法，試驗完成再發(fā)出來。
