高級加密標準及加解密算法實現(xiàn)研究

高級加密標準及加解密算法實現(xiàn)研究
R ijndael 加密解密算法是比利時的JoanDacm en 和V incen t R ijm en 設計的, 分組長可為128 位, 192 位和256 位, 其密鑰也可為128 位,192 位和256 位, 但在高級加密標準規(guī)范中分組長度只能是128 位[ 1 ]。在2000 年10 月被N IST確認為新一代高級加密標準(A ES) , 它將代替DES。R ijndael 算法可以抵抗現(xiàn)已知的攻擊方法, 具有很好的代數(shù)結(jié)構(gòu), 其輪變換(包含字節(jié)替換、行循環(huán)移位、列混淆和密鑰加變換) 可以用簡潔的代數(shù)方程表示。該算法靈活性強、軟件和硬件對計算環(huán)境的適應性強、易于實現(xiàn), 該算法性能穩(wěn)定, 即使在受限環(huán)境(如智能卡) 下也具備良好的性能。

　R ijndael 算法基礎
R ijndael 算法采用GF (28 ) 域的加法及乘法運算, GF (28) 域用到的系數(shù)在GF (2) 域中為不可化約多項式(本原多項式) : m (x ) = x 8+ x 4+ x 3+x + 1。在該算法中1 B , 8 b: b= b7b6b5b4b3b2b1b0 對應于多項式: b7x 7+ b6x 6+ b5x 5+ b4x 4+ b3x 3+ b2x 2+ b1x + b0, 同時該算法中沒有2 個變量的乘法,只有1 個變量與1 個常量的乘法。其中特別常量02 與1 個變量的乘法可以通過移位運算和條件異或運算來實現(xiàn), 如b×{02}= b6b5b4b3b2b1b0b7Y(b7? 0x 1B : 0)。式中: Y 為異或運算。而任一個大于02 的常量都可轉(zhuǎn)化為乘以02 的運算, 例如b×{0x 15}= b× (01Y 04Y 10) = b× (01Y 022Y024) ,“{}”中的值為十六進制。
2　R ijndael 算法描述
該算法含有加密、解密和密鑰擴展3 個模塊。密鑰擴展是對輸入的主密鑰進行迭代以產(chǎn)生各輪變換所需的輪密鑰。加密算法是把輸入的明文和密鑰經(jīng)N r+ 1 (N r 與分組長度和密鑰長度有關(guān),常取10, 12 或14) 輪變換后輸出所得密文, 解密算法與加密算法原理相似且是互逆的。輸入的明文分組稱為狀態(tài), 是一個有4 行N b (N b 是分組長度除以32 所得的商, 分別為4, 6, 8) 列的二維數(shù)組, 數(shù)據(jù)在狀態(tài)中是按列的順序排列的[ 223 ]。