唐高陽(yáng) 孫世坤

（1.沈陽(yáng)理工大學(xué)理學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110168；2.朝陽(yáng)縣蒙古族中學(xué)，遼寧 朝陽(yáng) 122000）

1 AES 算法基本原理

AES(Advanced Encryption Standard，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn))是一個(gè)對(duì)稱(chēng)分組算法，用來(lái)取代DES 算法，從而成為使用廣泛的新標(biāo)準(zhǔn)。選用Rijndael 算法來(lái)作為AES，Rijndael 是比利時(shí)的兩位密碼學(xué)家Daemen和Rijmen 共同設(shè)計(jì)的。Rijndael 算法是具有分組長(zhǎng)度和密鑰長(zhǎng)度均可變的分組算法。密鑰長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度可以獨(dú)立地指定為128 位、192位或是256 位。

Feistel 結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)分組中的一半被用來(lái)修改數(shù)據(jù)分組中另外一半，然后交換這兩部分，AES 算法不是Feistel 結(jié)構(gòu)的算法。AES 定義了一個(gè)S 盒，它是由16×16個(gè)字節(jié)組成的矩陣，包含了8 位值所能表達(dá)的256 種可能的變換。

1.1 字節(jié)代換

AES 中輸入分組是用以字節(jié)為單位的正方形矩陣來(lái)描述的，該分組被復(fù)制到State 數(shù)組，這個(gè)數(shù)組在加密或解密的每個(gè)階段都會(huì)被改變，運(yùn)算完最后的輪密鑰加變換后，State 被復(fù)制到輸出矩陣中。字節(jié)代換是一個(gè)簡(jiǎn)單的查表操作，用State 數(shù)組中的每個(gè)字節(jié)的高4 位作為行值，低4 位作為列值，然后取S 盒中對(duì)應(yīng)行列的元素作為輸出，最后把State 數(shù)組的該字節(jié)用輸出的這個(gè)元素替換。例如，十六進(jìn)制值19，所對(duì)應(yīng)的S 盒的行值是1，列值是9，S 盒中在此位置的值是D4，然后用D4 替換19。

1.2 行位移

行位移是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，State 的第一行保持不變，第二行循環(huán)左移1個(gè)字節(jié)，第三行循環(huán)左移2個(gè)字節(jié)，第四行循環(huán)左移3個(gè)字節(jié)。

1.3 列混淆

列混淆是對(duì)每列獨(dú)立地進(jìn)行操作。列混淆變換是這樣進(jìn)行的，把經(jīng)行位移變換操作后的State 數(shù)組的一列取出來(lái)，然后與一個(gè)4×4 的矩陣進(jìn)行與操作，把得到的結(jié)果覆蓋取出來(lái)的那一列，依次類(lèi)推，處理完4 列以后就完成了列混淆變換。

1.4 輪密鑰加

輪密鑰加變換就是把經(jīng)過(guò)列混淆得到的State 與密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算，也就是State 的第1 列與密鑰的第1 列進(jìn)行異或運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果替換State 的第1 列，后面的幾列以此方法類(lèi)推。

2 實(shí)現(xiàn)過(guò)程

2.1 定義類(lèi)CASE 作為AES 算法的實(shí)現(xiàn)類(lèi)

2.2 在CAES 類(lèi)中實(shí)現(xiàn)SetKeys 方法，該方法用于指定密鑰及輪密鑰加運(yùn)算的次數(shù)

2.3 在CASE 類(lèi)中實(shí)現(xiàn)SubBytes 方法，該方法用于單字節(jié)代替變換操作

2.4 GfCalc 方法用來(lái)計(jì)算單字節(jié)的乖加計(jì)算，并根據(jù)不同的計(jì)算模式進(jìn)行不同的計(jì)算

3 運(yùn)行結(jié)果

圖1

4 結(jié)束語(yǔ)

在商業(yè)企業(yè)的計(jì)算機(jī)中往往存在大量的機(jī)密文件，這些機(jī)密文件對(duì)企業(yè)的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生不可估量的作用。如果這些機(jī)密文件保管不善，將會(huì)使企業(yè)遭受巨大的損失。AES 是一個(gè)新的可以用于保護(hù)電子數(shù)據(jù)并被廣泛使用的加密算法。

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