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AES加密算法中的S盒及其C语言实现
维普资讯
第4卷 第1期 宁 夏 工 程 技 术 Vo1.4 No.1
2005年 3月 Ningxia Engineering Technology Mar. 2005
文章编号 :1671—7244(2005)Ol一0042—03
AES加密算法中的S盒及其C语言实现
魏凤兰 , 汤秀芬 , 米 晨
(1.西北第二民族学院 教务处成人教育中心,宁夏 银川 750021:
2.宁夏大学 物理电气信息学院,宁夏 银川 750021;3.宁夏大学 设备与物资管理处,宁夏 银川 750021)
摘 要:详细叙述了算法中S盒的构造,并给出了其c语言实现的程序代码 .s盒由有限域GF(28)上所有元素的
乘法逆元及在域 GF(2)上的仿射变换构成,经过 s盒的非线性字节代换,密文的差分均匀性和线性偏差都达到
较理想的状态,提高了AES算法抗击差分密码分析及线性密码分析的能力 .在AES算法中,Nr轮的加密过程都
要对状态矩阵中的字节求其在有限域GF(2)上的乘法逆元和作 GF(2)上的仿射变换,这些都要 多次用到大运算
量的非线性字节变换操作,为此可以通过一定的算法先算出GF(2s)上所有元素的乘法逆元并作相应的仿射变
换以形成对字节代换的代换表,即s盒,然后通过查表的方法进行加密过程中的字节代换,从而缩短明文的加密
时间,提高AES加密算法的整体效率 .
关键词:AES;加密;有限域;仿射变换;S盒
中图分类号:TP309.7 文献标志码:A
分组密码是 目前应用较为广泛的一种密码体制 . 排列成一个 4×4的矩阵,称为状态 (state).AES的
DESt¨加密算法开创了公开密码算法的先例,使了解 所有变换都是基于状态的变换,数据处理最小单元
算法但不具有正确密钥的密文持有者不能通过算法 是字节 .AES对数据的加密是通过把输入的明文和
找出明文数据 ,其安全性来源于破解密码计算上和 密钥由轮函数经Nr+1轮迭代来实现的,初始轮和
时间上的困难性 .然而随着计算机及网络技术的发 结尾轮与中间的Nr一1轮不同 .初始轮只对明文和
展,计算能力已经对像DES这样的加密算法构成了 密钥进行异或操作;中间的Nr一1轮依次进行字节
威胁 .1997年,美国国家标准和技术研究所 (NIST) 代换、行移位变换、列混合变换和轮密钥加;结尾轮
发起了征集新一代数据加密标准即高级数据加密标准 与中间轮相比去掉了列混合变换 ,以使加密和解密
AES算法的活动,2000年NIST宣布来 自比利时的Ri— 算法在结构上更加接近 .
indael算法被选为AES的最终算法 】.AES是一种迭 (1)字节代换——是一个可逆的非线性操作 ,状
代型分组密码,本文主要介绍AES加密算法中非线性 态中的每个字节都要进行这种代换 .
字节代换操作中用到的S盒及其c语言的实现 . (2)行移位变换——是一种线性变换 ,变换在状
态的每行间进行 .具体实现时就是将每一行进行以
1 AES算法 字节为单位的循环移位 ,移动的字节数根据行数来
确定 ,第 0行不移位,第 1行循环左移一个字节,第
AES算法的原形是Square算法,它的设计策略
2行循环左移两个字节 ,第 3行循环左移三个字节 .
是宽轨迹策略 】.宽轨迹策略是针对差分分析和线
(3)列混合变换——也属于线性变换,确保多轮
性分析提出的,最大优点是可以给出算法的最佳差
之上的高度扩散 .列混
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