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aes加密的位元組代換

發布時間:2023-01-23 05:27:26

Ⅰ aes的解密演算法加密演算法有什麼不同

AES加密中的位元組代換 行移位和列混淆在解密過程中全部被逆位元組代換 逆行移位和逆列混淆所代替,逆位元組代換用逆S盒 逆行移位向右移等等 即 AES的解密運算過程是加密運算過程的逆過程。

Ⅱ AES DES加密有什麼區別啊

AES和DES加密的區別:
1、密鑰長度不同
AES 密鑰長度可以是 128 位,192 位和 256 位。DES 密鑰長度在 DES 中為 56 位。
2、輪數不同
AES 輪數取決於密鑰長度:10 (128 位), 12 (192 位) 或 14 (256 位)。DES 涉及 16 輪相同的操作。
3、原理不同
AES 結構基於置換排列網路。DES 結構基於 feistal 網路。
4、安全性不同
AES 比 DES 密碼更安全,並且是事實上的世界標准。由於 DES 具有已知漏洞,因此很容易被破壞。 3DES (三重 DES) 是 DES 的一種變體,它比通常的 DES 安全。
5、回合不同
AES 中的回合為:位元組替換,移位行,混合列和鍵添加。DES 中的回合為:擴展,帶回合鍵的 XOR 操作,替換和置換。
6、加密不同
AES 可以加密 128 位純文本。DES 可以加密 64 位純文本。

Ⅲ 密碼學筆記4——AES密碼

AES的S盒:

把該位元組的高4位作為行值,低4位作為列值,取出S盒或者逆S盒中對應的行的元素作為輸出。例如,加密時,輸入的位元組S1為0x12,則查S盒的第0x01行和0x02列,得到值0xc9,然後替換S1原有的0x12為0xc9。狀態矩陣經位元組代換後的圖如下:
AES的S逆盒:

例子:

列混合變換是通過矩陣相乘來實現的,經行移位後的狀態矩陣與固定的矩陣相乘,得到混淆後的狀態矩陣,如下圖的公式所示:

這個位置有點不好理解,我們舉一個簡單的例子(都是我翻閱資料,最後通過計算總算是知道怎麼算了)
計算

輸入密鑰直接被復制到擴展密鑰數組的前4個字。然後每次用4個字填充擴展密鑰餘下的部分。公式描述

明文:
密鑰:
密文:
這里引用書上的例子,自己可以去算一遍加深理解

Ⅳ AES演算法原理

AES加密過程是在一個4×4的位元組矩陣上運作,這個矩陣又稱為「體(state)」,其初值就是一個明文區塊(矩陣中一個
元素大小就是明文區塊中的一個Byte)。(Rijndael加密法因支持更大的區塊,其矩陣行數可視情況增加)加密時,
各輪AES加密循環(除最後一輪外)均包含4個步驟:

矩陣中的各位元組通過一個8位的S-box進行轉換。這個步驟提供了加密法非線性的變換能力。S-box與GF(28)上的乘法反元素有關,已知具有良好的非線性特性。為了避免簡單代數性質的攻擊,S-box結合了乘法反元素及一個可逆的仿射變換矩陣建構而成。此外在建構S-box時,刻意避開了固定點與反固定點,即以S-box替換位元組的結果會相當於錯排的結果。AES演算法中的S盒如圖2.2所示
例如一個位元組為0x19,經過S盒變換查找n(1,9) = 0xd4,所以就替換為0xd4。

ShiftRows描述矩陣的行操作。在此步驟中,每一行都向左循環位移某偏移量。在AES中(區塊大小128位),第一行維持不變,第二行里的每個位元組都向左循環移動一格。同理,第三行及第四行向左循環位移的偏移量就分別是2和3。經過ShiftRows之後,矩陣中每一豎列,都是由輸入矩陣中的每個不同列中的元素組成。

在MixColumns步驟,每一列的四個位元組通過線性變換互相結合。每一列的四個元素分別當作 的系數,合並即為GF(28)中的一個多項式,接著將此多項式和一個固定的多項式在molo 下相乘。此步驟亦可視為Rijndael有限域之下的矩陣乘法。MixColumns函數接受4個位元組的輸入,輸出4個位元組,每一個輸入的位元組都會對輸出的四個位元組造成影響。因此ShiftRows和MixColumns兩步驟為這個密碼系統提供了擴散性。

AES演算法利用外部輸入密鑰K(密鑰串的字數為Nk),通過密鑰的擴展程序得到共計4(Nr+1)字的擴展密鑰。它涉及如下三個模塊:
(1)位置變換(rotword)——把一個4位元組的序列[A,B,C,D]變化成[B,C,D,A];
(2)S盒變換(subword)——對一個4位元組進行S盒代替;
(3)變換Rcon[i]——Rcon[i]表示32位比特字[xi-1,00,00,00]。這里的x是(02),如 Rcon[1]=[01000000];Rcon[2]=[02000000];Rcon[3]=[04000000]……
擴展密鑰的生成:擴展密鑰的前Nk個字就是外部密鑰K;以後的字W[[i]]等於它前一個字W[[i-1]]與前第Nk個字W[[i-Nk]]的「異或」,即W[[i]]=W[[i-1]]W[[i- Nk]]。但是若i為Nk的倍數,則W[i]=W[i-Nk]Subword(Rotword(W[[i-1]]))Rcon[i/Nk]。

Ⅳ 【密碼學】C語言實現AES核心步驟

按照AES演算法,完成AES演算法S盒、行移位、列混合、輪密鑰加操作

高級加密標准(英語:Advanced Encryption Standard,縮寫:AES),在密碼學中又稱Rijndael加密法,是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標准。這個標准用來替代原先的DES,已經被多方分析且廣為全世界所使用。經過五年的甄選流程,高級加密標准由美國國家標准與技術研究院(NIST)於2001年11月26日發布於FIPS PUB 197,並在2002年5月26日成為有效的標准。2006年,高級加密標准已然成為對稱密鑰加密中最流行的演算法之一。

AES採用對稱分組密碼體制,密鑰的長度最少支持為128、192、256,分組長度128位,演算法應易於各種硬體和軟體實現。

AES加密數據塊分組長度必須為128比特,密鑰長度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一個(如果數據塊及密鑰長度不足時,會補齊)。AES加密有很多輪的重復和變換。大致步驟如下:1、密鑰擴展(KeyExpansion),2、初始輪(Initial Round),3、重復輪(Rounds),每一輪又包括:位元組替代(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混合(MixColumns)、輪密鑰加(AddRoundKey),4、最終輪(Final Round),最終輪沒有MixColumns。

AES演算法的加密整體結構

位元組替代(SubBytes):使用一個S盒進行非線性置換,S盒是一個16×16的矩陣,如表4-9所示。位元組替代將輸入的狀態矩陣的每一個位元組通過一個簡單查表操作,映射為另外一個位元組。

輸入位元組的前4bits指定S盒的行值,後4bits指定S盒的列值,行和列所確定S盒位置的元素作為輸出,例如輸入位元組「03」,行值為0,列值為3,根據表4-9可知第0行第3列對應的值為 「7B」,因此輸出位元組為「7B」。

舉例

在上面的示例中,第1個基本元素為」F5」,它將被S盒行為第」F行」、列為第」5」列的元素「E6「代替,其餘的輸出也用相同的方法確定。

狀態陣列的4個行循環以位元組為基本單位進行左移,而每行循環做移的偏移量是由明文分組的大小和所在行數共同確定,即列數Nb和行號確定。

舉例

舉例

輪密鑰加操作是將密鑰與明文按比特異或,輪密鑰通過密鑰擴展得到

和fips-192(AES)的標准一樣

Ⅵ AES加密技術

關鍵字
藍牙
流加密
分組加密
des
aes
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引言隨著機技術的迅速,網路中的信息安全問題越來...
vba、word和資料庫的聯合編程日期:2008-04-05
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摘要
本文介紹了用vba作為開發語言,用access或foxpro作為數據...
wsdxs.cn/html/pc-theory

Ⅶ 請哪位大神告知下磁碟加密的技術原理如何實現的呢

我們以AES加密舉例

AES簡介

高級加密標准(AES,Advanced Encryption Standard)為最常見的對稱加密演算法(微信小程序加密傳輸就是用這個加密演算法的)。對稱加密演算法也就是加密和解密用相同的密鑰,具體的加密流程如下圖:

Ⅷ 加密技術02-對稱加密-AES原理

AES 全稱 Advanced Encryption Standard(高級加密標准)。它的出現主要是為了取代 DES 加密演算法的,因為 DES 演算法的密鑰長度是 56 位,因此演算法的理論安全強度是 2^56。但二十世紀中後期正是計算機飛速發展的階段,元器件製造工藝的進步使得計算機的處理能力越來越強,所以還是不能滿足人們對安全性的要求。於是 1997 年 1 月 2 號,美國國家標准技術研究所宣布希望徵集高級加密標准,用以取代 DES。AES 也得到了全世界很多密碼工作者的響應,先後有很多人提交了自己設計的演算法。最終有5個候選演算法進入最後一輪:Rijndael,Serpent,Twofish,RC6 和 MARS。最終經過安全性分析、軟硬體性能評估等嚴格的步驟,Rijndael 演算法獲勝。

AES 密碼與分組密碼 Rijndael 基本上完全一致,Rijndael 分組大小和密鑰大小都可以為 128 位、192 位和 256 位。然而 AES 只要求分組大小為 128 位,因此只有分組長度為 128 位的 Rijndael 才稱為 AES 演算法。本文只對分組大小 128 位,密鑰長度也為 128 位的 Rijndael 演算法進行分析。密鑰長度為 192 位和 256 位的處理方式和 128 位的處理方式類似,只不過密鑰長度每增加 64 位,演算法的循環次數就增加 2 輪,128 位循環 10 輪、192 位循環 12 輪、256 位循環 14 輪。

給定一個 128 位的明文和一個 128 位的密鑰,輸出一個 128 位的密文。這個密文可以用相同的密鑰解密。雖然 AES 一次只能加密 16 個位元組,但我們只需要把明文劃分成每 16 個位元組一組的塊,就可以實現任意長度明文的加密。如果明文長度不是 16 個位元組的倍數,則需要填充,目前填充方式主要是 PKCS7 / PKCS5。

下來主要分析 16 個位元組的加解密過程,下圖是 AES 演算法框架。

密鑰生成流程

G 函數

關於輪常量的生成下文會介紹。

主要作用:一是增加密鑰編排中的非線性;二是消除AES中的對稱性。這兩種屬性都是抵抗某些分組密碼攻擊必要的。

接下來詳細解釋一下幾個關鍵步驟。

明文矩陣和當前回次的子密鑰矩陣進行異或運算。

位元組代換層的主要功能是通過 S 盒完成一個位元組到另外一個位元組的映射。

依次遍歷 4 * 4 的明文矩陣 P 中元素,元素高四位值為行號,低四位值為列號,然後在 S 盒中取出對應的值。

行位移操作最為簡單,它是用來將輸入數據作為一個 4 * 4 的位元組矩陣進行處理的,然後將這個矩陣的位元組進行位置上的置換。ShiftRows 子層屬於 AES 手動的擴散層,目的是將單個位上的變換擴散到影響整個狀態當,從而達到雪崩效應。它之所以稱作行位移,是因為它只在 4 * 4 矩陣的行間進行操作,每行 4 位元組的數據。在加密時,保持矩陣的第一行不變,第二行向左移動 1 個位元組、第三行向左移動 2 個位元組、第四行向左移動 3 個位元組。

列混淆層是 AES 演算法中最為復雜的部分,屬於擴散層,列混淆操作是 AES 演算法中主要的擴散元素,它混淆了輸入矩陣的每一列,使輸入的每個位元組都會影響到 4 個輸出位元組。行位移層和列混淆層的組合使得經過三輪處理以後,矩陣的每個位元組都依賴於 16 個明文位元組成可能。其實質是在有限域 GF(2^8) 上的多項式乘法運算,也稱伽羅瓦域上的乘法。

伽羅瓦域

伽羅瓦域上的乘法在包括加/解密編碼和存儲編碼中經常使用,AES 演算法就使用了伽羅瓦域 GF(2^8) 中的運算。以 2^n 形式的伽羅瓦域來說,加減法都是異或運算,乘法相對較復雜一些,下面介紹 GF(2^n) 上有限域的乘法運算。

本原多項式: 域中不可約多項式,是不能夠進行因子分解的多項式,本原多項式是一種特殊的不可約多項式。當一個域上的本原多項式確定了,這個域上的運算也就確定了,本原多項式一般通過查表可得,同一個域往往有多個本原多項式。通過將域中的元素化為多項式的形式,可以將域上的乘法運算轉化為普通的多項式乘法模以本原多項式的計算。比如 g(x) = x^3+x+1 是 GF(2^3) 上的本原多項式,那麼 GF(2^3) 域上的元素 3*7 可以轉化為多項式乘法:

乘二運算: 無論是普通計算還是伽羅瓦域上運算,乘二計算是一種非常特殊的運算。普通計算在計算機上通過向高位的移位計算即可實現,伽羅瓦域上乘二也不復雜,一次移位和一次異或即可。從多項式的角度來看,伽羅瓦域上乘二對應的是一個多項式乘以 x,如果這個多項式最高指數沒有超過本原多項式最高指數,那麼相當於一次普通計算的乘二計算,如果結果最高指數等於本原多項式最高指數,那麼需要將除去本原多項式最高項的其他項和結果進行異或。

比如:GF(2^8)(g(x) = x^8 + x^4 + x^3 + x^2 + 1)上 15*15 = 85 計算過程。

15 寫成生成元指數和異或的形式 2^3 + 2^2 + 2^1 + 1,那麼:

乘二運算計算過程:

列混淆 :就是把兩個矩陣的相乘,裡面的運算,加法對應異或運算,乘法對應伽羅瓦域 GF(2^8) 上的乘法(本原多項式為:x^8 + x^4 + x^3 + x^1 + 1)。

Galois 函數為伽羅瓦域上的乘法。

解碼過程和 DES 解碼類似,也是一個逆過程。基本的數學原理也是:一個數進行兩次異或運算就能恢復,S ^ e ^ e = S。

密鑰加法層

通過異或的特性,再次異或就能恢復原數。

逆Shift Rows層

恢復 Shift Rows層 的移動。

逆Mix Column層

通過乘上正矩陣的逆矩陣進行矩陣恢復。

一個矩陣先乘上一個正矩陣,然後再乘上他的逆矩陣,相當於沒有操作。

逆位元組代換層

通過再次代換恢復位元組代換層的代換操作。

比如:0x00 位元組的置換過程

輪常量生成規則如下:

演算法原理和 AES128 一樣,只是每次加解密的數據和密鑰大小為 192 位和 256 位。加解密過程幾乎是一樣的,只是循環輪數增加,所以子密鑰個數也要增加,最後輪常量 RC 長度增加。

Ⅸ AES演算法中的位元組代換,高4位為行,低4位為列,什麼意思

這個是某些書上的讓人可以手工進行位元組代換而整出來的位元組代換表的查表方法。
數據的每個位元組分別進行位元組代換,一個位元組有8個bits,高4位bits當做行號,低4位bits當做列號,然後查書上給出的代換表,得到位元組代換的結果。
比如一個數據位元組是0x3A。那麼,它的高4位就是0x3,低4位就是0xA(也就是10),直接查表3行10列對應的就是位元組代換的結果。

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