分组密码AES.pptVIP

K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 Byte Substitution ByteRotate + Rcon K4的生成 Wi-4 Wi-3 Wi-2 Wi-1 Wi Byte Substituion Byte Rotate + Rcons + Key expansion 4 = i 4 ( Rnd + 1 ) i mod 4 = 0 i mod 4 != 0 圈密钥选取 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 圈密钥0 圈密钥1 圈密钥2 Rijndael算法动画演示 AES 算法的设计原理 GF(28)中乘法使用的多项式是 8次不可约多项式列表中的第一个多项式。 ByteSubstitution（称为S盒）在设计时考虑到抵抗 差分密码分析、线性密码分析的要求，应满足以下条件： 1. 可逆性； 2. 输入比特的线性组合与输出比特的组合之间的 最大非平凡相关性的极小化； 3. 异或差分表中最大非平凡值的极小化； 4. GF(28)中代数表示的复杂性； 5. 描述的简单性。 满足前3条准则的S盒的构造方法已被提出过， AES从众多候选构造中选择将x映射到它的逆的S盒。 该映射过于简单，为了抵抗插入攻击，加入仿射变换： b(x)=(x7 + x6 + x2 + x) + a(x)(x7 + x6 + x5 + x4 + 1) mod x8 + 1 模数多项式x8 + 1选择为可能是最简单的模数多项式。 可以找到其它的S盒满足以上准则。 AES 算法的设计原理 MixColumn变换符合以下准则： 1. 可逆性； 2. GF(2)中的线性性； 3. 适当的扩散性能； 4. 8位处理器上实现速度快； 5. 对称性； 6. 描述的简单性。 选择模数多项式x4＋1可满足准则2、5、6。 准则1、3、4要求系数的值要小，故选00、01、02 、 03。 ByteRotation符合以下准则： 1. 4个位移量互不相同且C0＝0； 2. 能抵抗差分截断攻击； 3. 能抗Square攻击； 4. 简单。 从满足准则2和准则3出发，AES的作者选取了最简单的组合。 AES 算法的设计原理 与一些其它算法的比较： 与DES相比： 1. 无DES中的弱密钥和半弱密钥； 2. 紧凑的设计使得没有足够的空间来隐藏陷门。 与IDEA相比： 无IDEA中的弱密钥。 具有扩展性： 密钥长度可以扩展到为32bits倍数的任意密钥长度， 分组长度可以扩展到为64bits倍数的任意分组长度。 圈数和循环移位偏移量作为参数，可以重新定义。 AES 算法的在软硬件上的实现 首先对算法的各步骤进行合并处理： ByteSubstitution变换： bi,j = S[ ai,j ] ShiftRow变换： c0,j b0,j c1,j = b1,j-c1 c2,j b2,j-c2 c3,j b3,j-c3 MixColumn变换： d0,j 02 03 01 01 c0,j d1,j = 01 02 03 01 c1,j d2,j 01 01 02 03 c2,j d3,j 03 01 01 02 c3,j AES 算法的在软硬件上的实现 AES 算法的在软硬件上的实现 AddRoundKey: e0,j d0,j k0,j e1,j = d1,j + k1,j e2,j d2,j k2,j e3,j