【正文】 AES加密解密的實(shí)現(xiàn) 姓名：王猛濤 學(xué)號(hào)：20101616310049海南大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告AES加密解密的實(shí)現(xiàn)課程名稱(chēng)： 應(yīng)用密碼學(xué) 學(xué)生姓名： 王 猛 濤 學(xué)生學(xué)號(hào)： 20101616310049 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 信息安全2班 任課教師： 吳 漢 煒 完成日期： 2012年6月20日 AES加密解密的實(shí)現(xiàn) 姓名：王猛濤 學(xué)號(hào)：20101616310049目 錄摘要………………………………………………………………………11. 背景………………………………………………………………….22. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………….2 系統(tǒng)主要目標(biāo)............................................................................... 2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境...............................................................................2 功能模塊與系統(tǒng)結(jié)構(gòu).....................................................................33. 系統(tǒng)功能程序設(shè)計(jì)………………………………………………….5 字節(jié)替換........................................................................................5 行移位........................................................................................6 列混合…………………………………………………………6 密鑰擴(kuò)展.....................................................................................7 逆字節(jié)替換.................................................................................7 逆行移位......................................................................................8 逆列混合......................................................................................8 加密.............................................................................................9 解密...........................................................................................104. 程序運(yùn)行結(jié)果……………………………………………………...125. 小結(jié)………………………………………………………………...136. 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………...13附錄（程序源代碼）…………………………………………………..14摘要隨著現(xiàn)代密碼分析水平、芯片處理能力和計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)AES的Rijndael算法將在各行業(yè)各部門(mén)獲得了廣泛的應(yīng)用，成為虛擬專(zhuān)用網(wǎng)、SONET、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器、高速ATM以太網(wǎng)路由器、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、電子金融業(yè)務(wù)等的加密算法，并逐漸取代DES在IPSec、SSL和 ATM中的加密功能。目前，IEEE ，成功解決了無(wú)限局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中的諸多安全問(wèn)題。在這種情形下，AES算法的安全性及其快速實(shí)現(xiàn)問(wèn)題顯得格外突出。文章闡述了Rijndael算法的設(shè)計(jì)特色，詳細(xì)介紹了AES具體的加密解密算法函數(shù)。此外，AES算法具有抵抗強(qiáng)力攻擊的能力，抵抗差分分析和線(xiàn)性密碼分析的能力，抵抗?jié)B透攻擊和代數(shù)計(jì)算攻擊的能力，抵抗XSL攻擊和弱密鑰分析的能力。從這幾個(gè)方面可以說(shuō)明AES具有良好的安全性能。另外，我們根據(jù)算法的安全性、代價(jià)以及算法與實(shí)現(xiàn)特性的原則實(shí)現(xiàn)了AES簡(jiǎn)單常用的加密解密算法。關(guān)鍵字： AES Rijndael算法 AES加密解密的實(shí)現(xiàn)1． 背景AES，密碼學(xué)中的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（Advanced Encryption Standard，AES），又稱(chēng) Rijndael加密算法，是美國(guó)聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)替代原先的DES，已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過(guò)五年的甄選流程，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對(duì)稱(chēng)密鑰加密中最流行的算法之一。AES 有一個(gè)固定的128位的塊大小和128，192或256位大小的密鑰大小。該算法為比利時(shí)密碼學(xué)家Joan Daemen和Vincent Rijmen所設(shè)計(jì)，結(jié)合兩位作者的名字，以Rijndael之命名之，投稿高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)的甄選流程。（Rijdael的發(fā)音近于 Rhine doll。）AES在軟體及硬件上都能快速地加解密，相對(duì)來(lái)說(shuō)較易于實(shí)作,且只需要很少的記憶體。作為一個(gè)新的加密標(biāo)準(zhǔn),目前正被部署應(yīng)用到更廣大的范圍。2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要目標(biāo)系統(tǒng)要求：1．在深入理解AES加密/解密算法理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)AES加密/解密軟件系統(tǒng)。2．完成一個(gè)明文分組的加解密，明文和密鑰是十六進(jìn)制，長(zhǎng)度都為128比特，輸入明文和密鑰，輸出密文，進(jìn)行加密后，能夠進(jìn)行正確的解密。 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境本軟件適用VC語(yǔ)言編寫(xiě)，編譯成功后的EXE文件可以在裝有windows系統(tǒng)的任何計(jì)算機(jī)上使用。測(cè)試平臺(tái)：Windows XP Professional使用軟件：Visual C++ 功能模塊與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要功能模塊如下：B0,0B0,1B0,2B0,3B1,0B1,1B1,2B1,3B2,0B2,1B2,2B2,3B3,0B3,1B3,2B3,31. 字節(jié)替換SubByte（）A0,0A0,1A0,2A0,3A1,0A1,1A1,2A1,3A2,0A2,1A2,2A2,3A3,0A3,1A3,2A3,3(S盒) 2. 行移位ShiftRow（）3. 列混合MixColumn（） 4. 輪密鑰加AddRoundKey（）5. 逆字節(jié)替換InvSubByte（） 通過(guò)逆S盒的映射變換得到。6. 逆行移位InvShiftRow（）與加密時(shí)的行移位區(qū)別在于移位方向相反。7. 逆列混淆InvMixColumn（）程序流程圖如下：3． 系統(tǒng)功能程序設(shè)計(jì) 字節(jié)替換SubByte（）變換是一個(gè)基于S盒的非線(xiàn)性置換，它用于將輸入或中間態(tài)的每一個(gè)字節(jié)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的查表操作，將其映射為另一個(gè)字節(jié)。映射方法是把輸入字節(jié)的高四位作為S盒的行值，低四位作為列值，然后取出S盒中對(duì)應(yīng)的行和列的元素作為輸出。主要代碼如下：void SubByte(unsigned char S_BOX[][16],unsigned char B[][4]){ register int i,j。 for(i = 0。i = 3。i ++) for(j = 0。j = 3。j ++) B[i][j] = S_BOX[B[i][j] / 16][B[i][j] % 16]。} 行移位ShiftRow（）完成基于行的循環(huán)移位操作，變換方法是第0行不動(dòng)，第一行循環(huán)左移一個(gè)字節(jié)，第二位循環(huán)左移兩個(gè)字節(jié)，第三行循環(huán)左移三個(gè)字節(jié)。主要代碼如下：void ShiftRow(unsigned char B[][4]){ int i,temp。 temp = B[1][0]。 for(i = 0。i = 2。i