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加解密及数据协议
在《AI人脸系统架构》一节中,我们提到AI设备与服务器之间的通信协议及TEA加密。这一节主要来讲解一下TEA加密另附上《AI设备通信协议》。
使用IAR打开AI_OCR工程,在工程中找到TEA.c,并打开其关联的头文件GeekTEA.h,可以见到如图1.0.1所示的在本工程中用到的与TEA加解密相关的函数。
图1.0.1 TEA加解密相关函数
由于加密前需要传递加密缓冲区大小的形参,故在加密前需要先调用获取加密缓冲区的大小的函数getEncryptSize(),其函数内容如图1.0.2所示。
图1.0.2 getEncryptSize()函数
接下来就是对加密数据进行拼装以及对数据进行加密,如图1.0.3所示为批量加密函数。
图1.0.3 加密函数
形参buf为存储加密后的数据缓冲区、size为getEncryptSize获取到大小、key为加密的秘钥即程序中的globle_Auth_key或者Skey、IS_BIG_ENDIAN为大小端选择(1为大端、0为小端,CC3200为大端)。
大端与小端的区别在于数据的存储在内存的高低位不同。
大端模式,是指数据的高字节保存在内存的低地址中,而数据的低字节保存在内存的高地址中。
小端模式,是指数据的高字节保存在内存的高地址中,而数据的低字节保存在内存的低地址中。
解密部分和加密部分相似,是一个逆运算。如图1.0.4为decryptBatch()即解密函数。
图1.0.4 decryptBatch函数
附:AI设备通信协议
一、数据包种类
响应数据报文分为两部分:报文头、报文体。报文头固定9个字节,头四个字节是报文类型,对应请求数据包的报文类型,接下来四个字节是报文体(不包括报文头)的长度。最后一位是响应状态码,其中0xff固定表示秘钥过期,需要更新秘钥,其他以各自描述为准。
请求数据报文分为两部分:报文头、报文体。报文头固定8字节,头四个字节是报文类型,后四个是报文体的长度。
人脸注册发送图片报文类型报文头5个字节,第一字节报文类型,后四个报文体长度。
1、通用数据包
1.1 激活数据包
设备第一次跟服务器建立连接,建立连接后发送该数据包。
数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 293字节 | Authkey加密字段(88字节) | |
16字节 | 66字节 | |||
0x01010001 | 报文长度 | 公钥 | PN | 私钥对PN签名 |
响应结果:
如果该设备已经激活、报文无法解析、鉴权失败,将断开连接。
解析并鉴权成功后,响应的数据包格式如下:
4字节 报文类型 | 4字节 | 1字节 | 4字节 | Authkey加密字段(40字节) | ||
4字节 | 16字节 | 16字节 | ||||
0x01010001 | 报文长度 | 0x00 | 随机数 | 验证随机数 | DIN服务器唯一标识硬件id | Skey加密秘钥 |
1.2 激活确认包
用于接收到激活数据包响应数据后返回确认信息。
数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 4字节 | Skey加密字段(24字节) | |
16字节 | 4字节 | |||
0x01010002 | 报文长度 | 随机数 | DIN | 验证随机数 |
响应结果:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析并鉴权成功,之后数据交互使用skey加密。
4字节报文类型 | 4字节 | 1字节 |
0x01010002 | 报文长度 | 0x00 |
1.3 更新秘钥数据包
用于秘钥过期时更新秘钥,也用于心跳,如果一段时间没有请求,发送该包。
数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 4字节 | 旧Skey加密字段(24字节) | |
16字节 | 4字节 | |||
0x01010003 | 报文长度 | 随机数 | DIN | 验证随机数 |
响应结果:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析成功,响应的数据包格式有两种:
4字节 报文类型 | 4字节 | 1字节 | 4字节,过期才有该部分 | 旧Skey加密字段,过期才有该部分(24字节) | |
4字节 | 16字节 | ||||
0x01010003 | 报文长度 | 结果,0x00未过期,0xff过期 | 随机数 | 验证随机数 | 新skey加密秘钥 |
1.4 更新秘钥确认包
用于发送更新秘钥数据包接收到返回数据后进行确认的数据包。如果未收到响应或超时,可再次请求。如果请求成功,表示秘钥更新成功,旧的skey将彻底无法使用,之后与服务器通讯将使用新的skey。
数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 4字节 | 新的Skey加密字段(24字节) | |
16字节 | 4字节 | |||
0x01010004 | 报文长度 | 随机数 | DIN | 验证随机数 |
响应结果:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析成功响应报文,之后的请求将使用新的skey。
4字节报文类型 | 4字节 | 1字节 |
0x01010004 | 报文长度 | 0x00 |
1.5 握手包
已激活的设备在与服务器建立连接后,先发送该包鉴权。
数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 16字节 | 4字节 | 新的Skey加密字段(24字节) | |
16字节 | 4字节 | ||||
0x01010005 | 报文长度 | DIN | 随机数 | DIN | 验证随机数 |
响应结果:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析成功响应报文。如果响应结果skey过期,发送1.3、1.4的包
4字节 报文类型 | 4字节 | 1字节 |
0x01010005 | 报文长度 | 结果,0x00 skey未过期,0xff过期 |
2、人脸识别业务数据包
2.1 人脸注册数据包
人脸注册流程:先发送注册开始数据包,收到确认后,依次发送各个不同的人脸数据包。最后发送注册结束包,收到确认后结束人脸注册。
数据包格式:
① 注册开始数据包
4字节 报文类型 | 4字节 | 4字节 | Skey加密字段 | ||
16字节 | 4字节 | 不定长 | |||
0x01020101 | 报文长度 | 随机数 | DIN | 验证随机数 | userInfo |
响应数据:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析成功,开始发送不同类型的人脸图片。
4字节 报文类型 | 4字节 | 1字节 | 4字节 | Skey加密字段 | |
4字节 | 4字节 | ||||
0x01020101 | 报文长度 | 0x00表示成功 0xff表示秘钥过期,无后续字段 | 随机数 | 验证随机数 | uid |
②脸部信息注册包
人脸类型代码:0x00:正脸;0x01:左侧脸;0x02:右侧脸;0x03:闭眼;0x04:张嘴;0x05:微笑;0x06:眨眼。
1字节 | 4字节 | 不定长 |
人脸类型 | 图片长度 | 图片信息 |
响应数据:
1字节 | 4字节 | 1字节 |
人脸类型 | 报文长度 | 0x00成功,其他失败 |
③结束注册数据包
注册完成发送结束注册包。
1字节 | 4字节 | 1字节 |
0xff | 报文长度 | 0x17 |
响应数据:
1字节 | 4字节 | 1字节 |
0xff | 报文长度 | 0x00 |
2.2 人脸删除
用于删除人脸信息。
数据包格式:
4字节报文类型 | 4字节 | 4字节 | 32字节 |
0x01020102 | 报文长度 | 随机数 | skey加密串 |
加密字段格式:
16字节 | 4字节 | 4字节 |
DIN | 验证随机数 | uid |
响应数据:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析成功。
4字节报文类型 | 4字节 | 1字节 |
0x01020102 | 报文长度 | 0x00表示成功 0xff表示秘钥过期,无后续字段 |
2.3 人脸识别
用于已知一张脸,在人脸库中找到最相似的脸,user_top_num表示返回相似度最高的前多少个人脸。
数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 4字节 | 不定长 |
0x01020103 | 报文长度 | 随机数 | skey加密串 (暂不加密) |
加密字段格式:
16字节 | 4字节 | 1字节 | 不定长 |
DIN | 验证随机数 | user_top_num | Img |
响应数据:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析成功,识别包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 1字节 | 4字节 | Skey加密字段 | ||
4字节 | 4字节 | 不定长 | ||||
0x01020103 | 报文长度 | 0x00表示成功 0xff表示秘钥过期,无后续字段 | 随机数 | 验证随机数 | 结果数量 | 循环体 |
单次循环体格式,人脸类型代码:0x00:正脸;0x01:左侧脸;0x02:右侧脸;0x03:闭眼;0x04:张嘴;0x05:微笑;0x06:眨眼。
4字节 | 4字节 | 1字节 | 8字节 | 不定长 |
循环体长度 | uid | 人脸类型 | double类型,相似程度 | userinfo |
2.4 人脸认证
用于比较人脸与指定用户id之间的相似程度。
数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 4字节 | 不定长 |
0x01020104 | 报文长度 | 随机数 | skey加密串 (暂不加密) |
加密字段格式,人脸类型代码:0x00:正脸;0x01:左侧脸;0x02:右侧脸;0x03:闭眼;0x04:张嘴;0x05:微笑;0x06:眨眼。
16字节 | 4字节 | 4字节 | 1字节 | 不定长 |
DIN | 验证随机数 | uid | 人脸类型 | Img |
响应数据:
如果解析包失败或鉴权失败,断开连接。
解析成功,返回数据包格式:
4字节 报文类型 | 4字节 | 1字节 | 4字节 | Skey加密(16字节) | |
4字节 | 8字节 | ||||
0x01020104 | 报文长度 | 0x00表示成功 0xff表示秘钥过期,无后续字段 | 随机数 | 验证随机数 | double类型,相似程度 |