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1、Rijndael算法优化技术研究刘丽1,2,何加铭1,2,刘太君1,2,曾兴斌1,2(1宁波大学通信技术研究所，浙江宁波315211；2.宁波市通信芯片与射频技术重点实验室，浙江宁波315040)摘要：用于保护21世纪敏感信息的AES（AdvancedEncryptionStandard)算法的安全性一直是研究的热点。本文通过深入分析Rijndael算法，改进了算法的几个有可能产生不安全隐患的步骤，首先是对于最可能被攻击的混列（MixColumns）进行的优化，使该步骤变成简单的查表而不是域乘，增加了非线形安全性
2、；而对于子密钥的生成方面我们引入了随机函数使密钥的生成和选择变成随机性的，而不是原算法简单的线形选择，这样就几乎可以完全抵抗线形密码分析的攻击了。关键字：Rijndael算法；密钥；AES；S-盒中图分类号：TP39文献标识码：AResearchontheoptimizationofRijndaelAlgorithmLiuLi1,HEJia-ming1,2,LiuTai-jun1,2,ZengXing-bin1,2(1CommunicationTechnologyInstitute,NingboUniversit
3、y,315211,China；2.TheNingboKeyLabofCommunicationChips&RFTechnology,315040,China)Abstract:ThesecurityoftheAESprotectingthesensitiveinformationin21thecenturyisalwaysthefocusofresearch.ThroughanalyzingthealgorithmofRijndaelthoroughly,thisthesisimprovesseveralstep
4、sinheringinsecurity.ByoptimizingtheMixColumnswhichtendstobeattractedmostprobably,thethesistransformsthestepfromthemultiplicationinfieldtolookinguptablessoastoincreasethesecurityofnonlinearity.Intheaspectofsub-key,comparingwiththesimplelinearselectionintheorig
5、inalalgorithm,thispaperbringsintherandomfunctiontogenerateandchoosethekeysrandomlysothattheattractoflinearcryptanalysiscanberesistedalmosttotally.KeyWords:Rijndaelalgorithm,cryptographickey,AES,S-boxCLCnumber:TP39DocumentCode:A1.引言1997年4月15日美国国家标准技术研究所(NIST)发
6、起征集AES(AdvancedEncryptionStandard)算法的活动，并专门成立了AES工作组。目的是为了确定一个非保密的、公开披露的、全球免费使用的分组密码算法，用于保护21世纪政府的敏感信息。1997年9月12日在联邦登记处(FR)公布了征集AES候选算法的通告。AES的要求是比三重DES快而且至少和三重DES一样安全，分组长度为128比特，密钥长度为128、192、256比特。后来，NIST从15个算法中筛选出了5个AES候选算法，它们是RC6、Mars、Rijndael、Serpent和Twof
7、ish。最终，由比利时设计者JoanDaemen和VincentRijmen设计的Rijndael算法胜出。2.算法实现2.1加密解密过程Rijndael加密算法是分组长度可变、密钥长度也可变的分组密码。分组长度、密钥长度彼此独立地确定为128、192、256比特。2.1.1字节转换（SubBytes）字节转换是一个以字节为单位的非线性取代运算，取代表(S-Box)是经过两个运算过程而建立，并且是可逆的。首先找出每个字节在GF(28)中的乘法反元素；接着经过一个仿射(Affine)转换运算，定义如下：字节取代(S
8、ubBytes)运算对State的影响，如图1，经过运算后形成的S-box如表2所示。图1state的字节取代运算表2字节取代运算后的S-box字节取代(SubBytes)转换的反运算：计算仿射对应之后的相反运算可得到S-1-Box，以此S-1-Box做字节取代(SubBytes)即可。2.1.2移行转换(ShiftRowstransformation)在这个转换中，St
