对称密码-分组密码-AES

AES产生背景:

DES的安全性和应用前景受到挑战,因此需要设计一个高保密性能的、算法公开的、全球免费使用的分组密码算法,用于保护敏感信息,并希望以此新算法取代DES算法,称为新一代数据加密标准,取名为高级数据加密标准(AES)

 

AES算法并不是一个具体的算法,而是一个算法的标准,它的要求和评估准则:

1.AES基本要求:比DES快且比DES安全,分组长度为128比特,密钥长度为128/192/256。

2.安全性评估:算法输出的随机性好,抗密码分析能力强,并且有可靠的数学基础。

3.成本估计准则:许可成本低,在各种平台上的计算高效率和较小的内存空间需求。

4.算法和实现特性准则:灵活性、硬件和软件使用性、算法的简明性。具体体现为:算法处理的密钥和分组长度必须具备灵活的支持范围;算法在许多不同类型的环境下能够安全和有效地实现;可以作为序列密码、哈希算法实现;必须能够用软件和硬件两种方法实现,并且有利于有效的固件实现;算法设计相对简单。

 

1997年4月15日美国国家标准技术研究所发起征集AES算法的活动.并专门成立了AES工作组织,并在 1997年9月12日在联邦登记处公布了征集AES候选算法的通告。

2000年10月2日正式公布比利时Rijmen 和Daemen设计的Rijndael算成为AES算法。

 

Rijndael优点:

NIST发表了一篇长达116页的报含,总结了选择Rijndael为AES的理由:

无论使用反馈模式还无反馈模式,在广泛的计算环境的硬件和软件实现件能都始终有着优秀的表现;

它的密钥建立时间极短,且灵敏性良好;

极低的内存需求使它非常适合于在存储器受限的环境中使用;

运算易于抵抗强力和时间选择攻击;

算法的内部循环结构将会从指令级并行处理中获得潜在的益处。

 

加密的模型:

 

组合起来就是一个AES块

 

 

AES中块长度, 密钥长度和轮数关系

Nb、Nk:块长度(以word为单位,一个word 32位注意上面的图)

Nr:轮数

子密钥矩阵长度:Nb*(Nr+1)

 

加密的伪代码:

SubBytes步骤中有一个称为S-box的表:

根据计算的结果将结果替换成S-box中相应的的值,比如计算出{53},x=5,y=3,对应的是{ed},用{ed}替换{53}

 

ShiftRows:

 

MixColumns:

 

AddRoundKey:

对每一列进行和密钥对应列的异或运算

 

解密过程基本上相当于加密逆过程:

伪代码如下:

 

S-box相应变化:

 

本文只是对AES进行了简单的介绍,根据AES的详细介绍文件来编写的。水平有限,解释的不清楚。

如果想对AES有更系统详细的了解,建议阅读该文档http://files.cnblogs.com/files/13jhzeng/AnnouncingTheAES.pdf。

 

最后,附上java里使用AES的小例子:

public class EncryptAES {
    
    //KeyGenerator提供对称密钥生成器的功能,支持各种算法
    private KeyGenerator keygen;
    //SecretKey负责保存对称密钥
    private SecretKey seckey;
    //Cilher负责完成加密或解密工作
    private Cipher c;
    //该字节数组负责保存加密的结果
    private byte[] cipherByte;
    
    public EncryptAES() throws NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException {
        Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
        //实例化支持AES算法的密钥生成器
        keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        //生成密钥
        seckey = keygen.generateKey();
        //生成Cipher对象,指定其支持AES算法
        c = Cipher.getInstance("AES");
    }
    
    /** 
     * 对字符串加密 
     *  
     * @param str 
     * @return 
     * @throws InvalidKeyException 
     * @throws IllegalBlockSizeException 
     * @throws BadPaddingException 
     */  
    public byte[] Encrytor(String str) throws InvalidKeyException,  
            IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {  
        // 根据密钥,对Cipher对象进行初始化,ENCRYPT_MODE表示加密模式  
        c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, seckey);  
        byte[] src = str.getBytes();  
        // 加密,结果保存进cipherByte  
        cipherByte = c.doFinal(src);  
        return cipherByte;  
    }  
  
    /** 
     * 对字符串解密 
     *  
     * @param buff 
     * @return 
     * @throws InvalidKeyException 
     * @throws IllegalBlockSizeException 
     * @throws BadPaddingException 
     */  
    public byte[] Decryptor(byte[] buff) throws InvalidKeyException,  
            IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {  
        // 根据密钥,对Cipher对象进行初始化,DECRYPT_MODE表示加密模式  
        c.init(Cipher.DECRYPT_MODE, seckey);  
        cipherByte = c.doFinal(buff);  
        return cipherByte;  
    }  
  
    /** 
     * @param args 
     * @throws NoSuchPaddingException  
     * @throws NoSuchAlgorithmException  
     * @throws BadPaddingException  
     * @throws IllegalBlockSizeException  
     * @throws InvalidKeyException  
     */  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        EncryptAES de1 = new EncryptAES();  
        String msg ="Hi,13jhzeng";  
        byte[] encontent = de1.Encrytor(msg);  
        byte[] decontent = de1.Decryptor(encontent);  
        System.out.println("明文是:" + msg);  
        System.out.println("加密后:" + new String(encontent));  
        System.out.println("解密后:" + new String(decontent));  
    }  
    

}

 

posted @ 2016-05-23 16:06 没有梦想的小灰灰 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏