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高子强 / 保型加密

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2.AES密码 3.89 KB
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高级加密标准(英语:Advanced EncryptionStandard,缩写:AES),
在密码学中又称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FIPSPUB 197,
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。
密码说明:
严格地说,AES和Rijndael加密法并不完全一样(虽然在实际应用中二者可以互换),
因为Rijndael加密法可以支持更大范围的区块和密钥长度:
AES的区块长度固定为128比特,密钥长度则可以是128,192或256比特;
而Rijndael使用的密钥和区块长度可以是32位的整数倍,以128位为下限,256比特为上限。
加密过程中使用的密钥是由Rijndael密钥生成方案产生。
大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。
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“状态(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:
AddRoundKey — 矩阵中的每一个字节都与该次轮秘钥(round key)做XOR运算;每个子密钥由密钥生成方案产生。
SubBytes — 通过非线性的替换函数,用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。
ShiftRows — 将矩阵中的每个横列进行循环式移位。
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。
加密标准:
对称密码体制的发展趋势将以分组密码为重点。
分组密码算法通常由密钥扩展算法和加密(解密)算法两部分组成。
密钥扩展算法将b字节用户主密钥扩展成r个子密钥。
加密算法由一个密码学上的弱函数f与r个子密钥迭代r次组成。
混乱和密钥扩散是分组密码算法设计的基本原则。
抵御已知明文的差分和线性攻击,可变长密钥和分组是该体制的设计要点。
AES是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准。
AES的基本要求是,采用对称分组密码体制,密钥的长度最少支持为128、192、256,分组长度128位,算法应易于各种硬件和软件实现。
1998年NIST开始AES第一轮分析、测试和征集,共产生了15个候选算法。
1999年3月完成了第二轮AES2的分析、测试。2000年10月2日美国政府正式宣布选中比利时密码学家JoanDaemen 和 Vincent Rijmen 提出的一种密码算法RIJNDAEL 作为 AES.
在应用方面,尽管DES在安全上是脆弱的,但由于快速DES芯片的大量生产,使得DES仍能暂时继续使用,为提高安全强度,通常使用独立密钥的三级DES。但是DES迟早要被AES代替。
流密码体制较之分组密码在理论上成熟且安全,但未被列入下一代加密标准。
AES加密数据块分组长度必须为128比特,密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个(如果数据块及密钥长度不足时,会补齐)。
AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下:
1、密钥扩展(KeyExpansion),
2、初始轮(InitialRound),
3、重复轮(Rounds),每一轮又包括:
SubBytes、
ShiftRows、
MixColumns、
AddRoundKey,
4、最终轮(FinalRound),最终轮没有MixColumns。
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