密码学课程设计--AES加密解密的实现

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1、成都信息工程学院课程设计题目：AES加密解密的实现姓名：班级：学号：指导教师：日期：作者签名：指导老师评阅成绩表学习与工作态度（30%）选题意义（10%）文献综述（10%）研究水平与设计能力（20%）课程设计说明说（论文）撰写质量（20%）设计创新（10%）总分指导老师签名：年月日课程设计答辩记录及评价表学生讲述情况教师主要提问记录学生回答问题情况答辩评分评分项目分值评价参考标准评分总分优良中及格差选题意义1098764文献综述1098764研究水平与设计能力201917151310课程设计说明书（论文）撰写质量20191715131

2、0设计创新1098764答辩效果302825221915答辩小组成员签名答辩小组组长签名：年月日课程设计成绩评定表成绩汇总评分项目评分比例分数课程设计总分指导老师评分50%答辩小组评分50%目录1．背景与意义12.系统设计12.1系统主要目标12.2主要软件需求（运行环境）22.3功能模块与系统结构23系统功能程序设计53.1基本要求部分53.1.1字节替换53.1.2行移位53.1.3列混合63.1.4密钥加83.1.5密钥扩展83.1.6获取RoundKey93.1.7逆字节替换103.1.8逆行移位103.1.9逆列混合113.

3、1.10加密133.1.11解密154.测试报告175．结论17参考文献181．背景与意义AES，密码学中的高级加密标准（AdvancedEncryptionStandard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPSPUB197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一

4、。AES有一个固定的128位的块大小和128，192或256位大小的密钥大小，并且用128位(16字节)分组加密和解密数据。与公共密钥密码使用密钥对不同，对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据。通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同。迭代加密使用一个循环结构，在该循环中重复置换(permutations)和替换(substitutions)输入数据。该算法为比利时密码学家JoanDaemen和VincentRijmen所设计，结合两位作者的名字，以Rijndael之命名之，投稿高级加密标准的甄选流程。（Rijdael的发音近

5、于"Rhinedoll"。）AES在软体及硬件上都能快速地加解密，相对来说较易于实作,且只需要很少的记忆体。作为一个新的加密标准,目前正被部署应用到更广大的范围.2.系统设计2.1系统主要目标完成所选题目的哪些功能？基本要求部分：根据题目要求完成了哪些内容，具体的列举出来1.AES密码算法明文输入长度，密文输出长度及密钥长度是多少比特？2.AES的加密算法和解密算法在实现上有什么差别？3.AES算法的字节替代是怎么样实现的？4.行移位是如何实现的？5.密钥扩展是如何实现的？6.列混合是怎么实现的？第18页共18页2.2主要软件需求（运

6、行环境）本软件适用VC语言编写，编译成功后的EXE文件可以在装有windows系统的任何计算机上使用。测试平台：Windows7使用软件：VS20102.3功能模块与系统结构主要功能模块如下：1.字节替换SubByteA0,0A0,1A0,2A0,3A1,0A1,1A1,2A1,3A2,0A2,1A2,2A2,3A3,0A3,1A3,2A3,3B0,0B0,1B0,2B0,3B1,0B1,1B1,2B1,3B2,0B2,1B2,2B2,3B3,0B3,1B3,2B3,3(S盒)1.取逆2.仿射变换2.行移位ShiftRow第18页共1

7、8页3.列混合MixColumn4.轮密钥加AddRoundKey5.逆字节替换通过逆S盒的映射变换得到6.逆行移位InvShiftRow与加密时的行移位区别在于移位方向相反。7.逆列混淆8.加密流程图第18页共18页9.解密流程图第18页共18页3系统功能程序设计3.1基本要求部分3.1.1字节替换字节代换是非线性变换，独立地对状态的每个字节进行查表代换。代换表（S盒）是可逆的，由以下两个变换合成得到：首先，将字节看作GF（28）上的元素，映射到自己的乘法逆元。b(x)=a(x)modm(x)其中m(x)=x8+x4+x3+x+1,

8、当a(x)=0时，其逆元素也为0，即’00’映射到自己。。其次，对字节作如下的（GF（2）上的，可逆的）仿射变换，如图2所示。图2S盒仿射变换将从00到FF的十六进制数经过上述运算就可以得到一个16*16的字节代换表，也