高并行度的信息加解密算法研究(5)
时间:2017-05-21 15:05 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
图3.1 AES算法轮数 3.2.2 轮函数组成 加密算法中的轮函数由四个面向字节的变换组成： 1、字节替代ByteSubs（）：将每个字节按查表方式替换为16*16字节大小的S盒子中的值。例如，值为A1h的字节将被置换为S盒中第A行、第1列的值，即为32h。 2、移行ShiftRows（）：对状态数组的每一行进行循环左移操作，循环左移的为数取决于行号。 3、混列MixColumns（）： 将状态逐列进行处理，与固定多项式a（x）进行模x^4+1乘。 4、加轮密钥AddRoundKey（）：将状态中的每个四字节字与轮密钥 进行异或运算。 3.2.3 密钥扩展 在进行加密变换的时候，需要将状态与轮密钥进行多轮的按位异或，加密操作共需要Nr+1个轮密钥。 获得扩展密钥的伪代码如下[9]： KeyExpansion（byte key[4*Nk]， word w[Nb*（Nr+1）]， Nk） Begin word temp； i = 0； while （i < Nk） w[i] =f word（key[4*i]， key[4*i+1]， key[4*i+2]， key[4*i+3]）； i = i+1； end while i = Nk； while （i < Nb * （Nr+1）） temp = w[i-1]； if （i mod Nk == 0） temp = SubWord（RotWord（temp）） xor Rcon[i/Nk]； else if （Nk > 6 and i mod Nk = 4） temp = SubWord（temp）； end if w[i] = w[i-Nk] xor temp； i = i + 1； end while end 其中 1、函数SubWord（）对输入的4字节字中的每个字节施加S盒操作； 2、函数RotWord（）对输入的4字节字进行一个字节的循环左移； 3、Rcon[i]为轮常数，由4字节组成。Rcon[i] = {xi-1， ’00’， ’00’， ’00’}，其中x0为’01’，x1为’02’，x2为’04’，x3为’08’，。 3.2.4 AES加密算法的伪代码[10]： Rijndael（State，Cipherkey） { KeyExpansion（Cipherkey，Expandedkey） Addroundkey（state，Expandedkey） For i=1 step 1 to Nr-1 Subbytes（state） Shiftrows（state） Mixcolumns（state） Addroundkey（state，Expandedkey+Nb*i） End for Subbytes（state） Shiftrows（state） Addroundkey（state，Expandedkey+Nb*Nr） End } 3.3 AES解密算法说明 3.3.1 轮函数 解密部分流程与加密部分是一样的，只有所使用的函数均为加密部分的逆函数： 1、逆字节替代变换InvSubBytes（）：使用了与加密过程互逆的S盒，置换过程与加密是相同。例如，值为32h的字节将被置换为S盒中第3行、第2列的值，即被置换为a1h，与加密置换前的原值相同。 2、逆移行变换InvShiftRows（）：对状态数组的每一行进行循环右移操作，循环右移的为数取决于行号，与加密时循环左移的为数相同。 3、逆混列变换InvMixColumns（）：逆混列变换的过程与混列变换的过程是一样的，只有使用的列混合矩阵是与加密不同的，两个矩阵互逆。 (责任编辑：qin) |