网络安全导论大作业

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1、网络安全导论课程考核大作业题目：AES高级加密标准网络攻击图研究院（系）：物联网工程学院专业:计算机科学与技术班级:计科1101班学号:0304110106姓名:冯小龙成绩：目录1.AES高级加密标准31.1AES算法基本原理31.1.1AddRoundKey步骤31.1.2SubBytes步骤41.1.3ShiftRows步骤41.1.4MixColumns步骤51.2AES算法流程图61.3测试结果71.4程序清单71.5设计心得172.网络攻击图研究182.1基本概念182.2研究现状182.2.1、针对攻击模型的研究192.2.2、攻击分类研究192.2.3、

2、具体攻击原理的研究192.2.3.1认证协议攻击研究192.2.3.2缓冲溢出研究192.2.3.3木马技术研究202.2.4、攻击发现技术研究202.3面临的问题202.3.1、可扩展性202.3.2、漏洞细节202.3.3、可达性计算202.3.4、攻击图分析212.4发展趋势212.5参考文献211.AES高级加密标准密码学中的高级加密标准（AdvancedEncryptionStandard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标

3、准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPSPUB197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。1.1AES算法基本原理AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“体（state）”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。（Rijndael加密法因支持更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：1.AddRoundKey：矩阵中的每一个字节都与该次回合金钥（round

4、key）做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。2.SubBytes：通过个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。3.ShiftRows：将矩阵中的每个横列进行循环式移位。4.MixColumns：为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。最后一个加密循环中省略MixColumns步骤，而以另一个AddRoundKey取代。1.1.1AddRoundKey步骤AddRoundKey步骤中，回合密钥将会与原矩阵合并。在每次的加密循环中，都会由主密钥产生一把回合密钥（通过Rijndael密钥生成方案产生），这把密

5、钥大小会跟原矩阵一样，以与原矩阵中每个对应的字节作异或（⊕）加法。1.1.2SubBytes步骤在SubBytes步骤中，矩阵中的各字节通过一个8位的S-box进行转换。这个步骤提供了加密法非线性的变换能力。S-box与GF(28)上的乘法反元素有关，已知具有良好的非线性特性。为了避免简单代数性质的攻击，S-box结合了乘法反元素及一个可逆的仿射变换矩阵建构而成。此外在建构S-box时，刻意避开了固定点与反固定点，即以S-box替换字节的结果会相当于错排的结果。此条目有针对S-box的详细描述：RijndaelS-box1.1.3ShiftRows步骤ShiftRow

6、s是针对矩阵的每一个横列操作的步骤。在此步骤中，每一行都向左循环位移某个偏移量。在AES中（区块大小128位），第一行维持不变，第二行里的每个字节都向左循环移动一格。同理，第三行及第四行向左循环位移的偏移量就分别是2和3。128位和192比特的区块在此步骤的循环位移的模式相同。经过ShiftRows之后，矩阵中每一竖列，都是由输入矩阵中的每个不同列中的元素组成。Rijndael算法的版本中，偏移量和AES有少许不同；对于长度256比特的区块，第一行仍然维持不变，第二行、第三行、第四行的偏移量分别是1字节、3字节、4位组。除此之外，ShiftRows操作步骤在Rijnd

7、ael和AES中完全相同。1.1.4MixColumns步骤在MixColumns步骤，每一直行的四个字节通过线性变换互相结合。每一直行的四个元素分别当作1,x,x^2,x^3的系数，合并即为GF(28)中的一个多项式，接着将此多项式和一个固定的多项式c(x)=3x^3+x^2+x+2在modulox^4+1下相乘。此步骤亦可视为Rijndael有限域之下的矩阵乘法。MixColumns函数接受4个字节的输入，输出4个字节，每一个输入的字节都会对输出的四个字节造成影响。因此ShiftRows和MixColumns两步骤为这个密码系统提供了扩散性。矩阵