aes算法实验报告

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1、实验报告姓名：XXXXXXX学号：XXXXXXXXXX班级：XXXXXXXXX臼期:2013/12/*题目：AES算法实验一、实验环境1.硬件配置:处理器：Inter(R)Core(TM)i5-2430MCPU@2.40GHz(4CPUs)，〜2.4GHz内存:2048MBRAM2.使用软件：(1)操作系统：win7旗舰版(2)软件工具：MicrosoftVisualC++6.0二、实验涉及的相关概念或基本原理AES是一个新的可以用于保护电子数据的加密算法。明确地说，AES是一个迭代的、对称密钥分组的密码，

2、它可以使用128、192和256位密钥，并且用128位(16字节)分组加密和解密数据。与公共密钥密码使用密钥对不同，对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据。通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同。迭代加密使用一个循环结构，在该循环中重复置换(pennuUtior^)和替换(substitutions)输入数据。Figure1显示丫AES用192位密钥对一个16位字节数据块进行加密和解密的情形。对称密码算法根据对明文消息加密方式的不同可分为两大类，即分组密码和流密码。分组密码将消息分为固定长度的分组

3、，输出的密文分组通常与输入的明文分组长度相同、AES算法属于分组密码算法，它的输入分组、输出分组以及加/解密过程屮的屮间分组都是128比特。密钥的长度K为128,192或256比特。用Nk=4,6,8代表密钥串的字数(1字=32比特)，在本文编制的程序中由用户选定。用Nr表示对一个数据分组加密的轮数(加密轮数与密钥长度的关系见表1)。每一轮都需要一个和输入分组具有同样长度(128比特)的扩展密钥Ke的参与。由于外部输入的加密密钥K长度有限，所以在AES中要用一个密钥扩展程序(KeyExpansion)把外部

4、密钥K扩展成更长的比特串，以生成各轮的加密密钥。(1)加密变换设X是AES的128比特明文输入，Y是128比特的密文输出，则AES密文Y可以用下面的合变换表示：Y=AR-AC.S•…C•S-k(r+l)•S.kr•R-Ak(r21)其中”“•表示合运算。这里Aki:表示对X的一个变换Aki(X)=XKi(Ki为第i轮的子密钥，为比特串的异或运算)。S:S盒置换。即对每一个字节用S2Box做一个置换。S2Box是一个给定的转换表。匕行置换。C:列置(换。s'x)=a(x)s(x)解密变换是加密变换的逆变换。三

5、、实验内容AES是分组密钥，算法输入128位数据，密钥长度也是128位。用Nr表示对一个数据分组加密的轮数(加密轮数与密钥长度的关系如表1所列)。每一轮都需要一个与输入分组具有相同忪度的扩展密钥Expandedkeyd)的参与。由于外部输入的加密密钥K长度有限，所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥K扩展成更忪的比特串，以生成各轮的加密和解密密钥。1.1圈变化AES每一个圈变换由以下三个层组成：非线性层一一进行Subbyte变换；线行混合层进行ShiftRow和MixColu

6、mn运算；密钥加层进行AddRoundKey运算。①Subbyte变换是作用在状态中每个字节上的一种非线性字节转换，可以通过计算出来的S盒进行映射。②ShiftRow是一个字节挽位。它将状态中的行按照不同的偏移呈进行循环移位，而这个偏移量也是根据Nb的不同而选择的［3］。③在MixColumn变换中，把状态中的每一列看作GF(28)上的多项式a(x)与固定多项式c(x)相乘的结果。b(x)=c(x)*a(x)的系数这样计算:*运算不是普通的乘法运算，而是特殊的运算，即b(x)=c(x)-a(x)(modx4

7、+l)对于这个运算b0=02。a0+03。al+a2+a3令xtime(a0)=02。aO其中，符号“。”表示模一个八次不可约多项式的同余乘法［3］。7r•7)203()1ora：：nUl02030)01()102()3加—03()10102^^3.对于逆变化，其矩阵C要改变成相应的D,即b(x)=d(x)*a(x)。④密钥加层运算(addround)是将圈密钥状态屮的对应字节按位“异或”。⑤根据线性变化的性质［1］,解密运算是加密变化的逆变化。这里不再详细叙述。1.2轮变化对不同的分组长度，其对应的轮变化

8、次数是不同的，如表1所列。农1AES类5?与萁参数的关系格变化》/次AES-1284•110?ES-]92$112AES-••K[141.3密钥扩展AES算法利用外部输入密钥K(密钥串的字数为Nk)，通过密钥的扩展程序得到共计4(Nr+l)字的扩展密钥。它涉及如下三个模块：①位賈变换(rotword)——把一个4字节的序列［A,B,C,D］变化成［B,C,D,A］;②S盒变换(subword)对一个4字节进行S