密碼學基礎 課件 第3章　AES

高級加密標準4學時AES概述Rijndael加密算法主要內容了解高級加密標準的設計思想掌握AES算法的運算過程教學目的1997年4月15日，（美國）國家標準技術研究所（NIST）發(fā)起征集高級加密標準AES的活動，目的是確定一個非保密的、可以公開技術細節(jié)的、全球免費使用的分組密碼算法，作為新的數(shù)據(jù)加密標準。1997年9月12日，美國聯(lián)邦登記處公布了正式征集AES候選算法的通告。第一節(jié)AES

概述第一節(jié)AES概述對AES的基本要求：比三重DES快至少與三重DES一樣安全數(shù)據(jù)分組長度為128比特密鑰長度為128/192/256比特。AESBackground第一節(jié)AES

概述1998年8月，首屆AES會議，指定15個候選算法。1999年3月22日，第二次AES會議，候選名單減少為5個：RC6，Rijndael，SERPENT，Twofish和MARS。2000年4月13日，第三次AES會議，對這5個候選算法的各種分析結果進行了討論。2000年10月2日，NIST宣布了獲勝者—Rijndael算法，2001年11月出版了最終標準FIPSPUB197。AESBackground第一節(jié)AES

概述Rijndael加解密過程第六節(jié)高級加密標準AES唯一的非線性運算，代替表（S盒）可逆，由兩個變換構成：首先在GF(28)中模m(x)取乘法逆，m(x)=x8+x4+x3+x+1，0映射到自身；然后經(jīng)過一個仿射變換字節(jié)代替（Bytesub）第二節(jié)Rijndael加密算法逆運算（InvByteSub）先經(jīng)過仿射變換的逆變換作用之后，再在GF(28)中模m(x)取乘法逆。字節(jié)代替（Bytesub）第二節(jié)Rijndael加密算法行移位（ShiftRow）第二節(jié)Rijndael加密算法狀態(tài)行移位不同的位移量第0行不移動第1行循環(huán)左移C1字節(jié)第2行循環(huán)左移C2字節(jié)第3行循環(huán)左移C3字節(jié)，逆運算（InvShiftRow）

后面3行分別循環(huán)左移：

Nb-C1字節(jié)

Nb-C2字節(jié)

Nb-C3字節(jié)行移位（ShiftRow）第二節(jié)Rijndael加密算法Rijndael加密程序S=B⊕K0；Fori=1toNr-1 S=ByteSub(S)；

S=ShiftRow(S)；

S=MixColumn(S)；

S=Ki⊕S；S=ByteSub(S)；S=ShiftRow(S)；S=KNrS；Rijndael算法第二節(jié)Rijndael加密算法注：最后一圈無列混合Rijndael解密程序S=KNr⊕C；S=InvShiftRow(S)；S=InvByteSub(S)；S=KNr⊕

S；Fori=Nr-1to1 S=KiS；

S=InvMixColumn(S)；

S=InvShiftRow(S)；

S=ByteSub(S)；

S=K0⊕S；Rijndael算法第二節(jié)Rijndael加密算法將16字節(jié)初始密鑰擴展為156字節(jié)（44字）的擴展密鑰；擴展密鑰的前四個字直接由輸入密鑰中復制，即w[0]~w[3]；w[i]的值依賴于w[i-1]和w[i-4]密鑰擴展算法第二節(jié)Rijndael加密算法（迭代圈數(shù)為10時）對于下標為4的倍數(shù)的密鑰字，其產(chǎn)生方法更為復雜，表示為函數(shù)g包括的運算步驟有：字循環(huán)（RotWord）：使一個字中的4個字節(jié)循環(huán)左移一個字節(jié)字節(jié)代換（SubWord）：利用S盒對輸入字中的每個字節(jié)進行代替字循環(huán)與字節(jié)代換的結果再與輪常量Rcon[j]相異或密鑰擴展算法第二節(jié)Rijndael加密算法無弱密鑰或補密鑰能有效抵抗差分分析