[發明專利]利用VLSI實現128位密鑰長度AES算法的裝置

無效

• 申請號: 200910013660.2
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101478392A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 王祖強;桑濤;李運田;李春蕾;姜偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L9/14
• 分類號: H04L9/14;H04L9/32
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司
• 代理人: 許德山

技術領域

本發明涉及一種利用VLSI實現128位密鑰長度AES算法的裝置，屬信息加密技術領域。

背景技術

AES(Advanced?Encryption?Standard)即高級加密標準，是2000年美國國家標準技術研究所(NIST)選擇的一種新的信息加密算法，用于取代1977年制定的DES標準，該算法將作為新的數據加密標準用在各個安全領域中，例如2004年被批準的ieee802.11i標準就首次采用了AES算法來解決802.11無線局域網的安全問題。AES采用了Rijndael算法，它是一種對稱密鑰型的加密算法標準，采用迭代分組密碼算法，分組長度為128bit，密鑰長度可以制定為128bit、192bit或者256bit，其中采用128bit密鑰長度是最常用的。AES具有很高對安全性能，對于采用128bit密鑰長度的AES加密算法，即使利用1秒鐘內完成一次56bitDES破解的機器，也要大約149萬億年才能破解。

AES算法是一個迭代的分組密碼，對于128bit密鑰長度，運算迭代次數為10。AES算法涉及到三種運算過程：密鑰擴展運算、加密運算和解密運算。密鑰擴展運算對密鑰本身進行迭代，生成10輪輪密鑰；AES的加密和解密過程把輸入的128bit數據轉換為一個4×4的狀態字節，對狀態字節進行變換。

AES加密過程首先對明文進行一次輪密鑰加運算，然后進行9輪相同的迭代運算，每一步迭代包括字節置換、行移位、列混淆和輪密鑰加四個過程，最后再進行一輪字節代換、行移位和輪密鑰加，得出最終的密文。AES加密算法包含的四個變換函數如下：

(1)字節置換函數SubBytes()

SubBytes()是Rijndael加密算法中唯一的非線性變換，該置換包含一個作用在狀態字節上的S盒，用SRD表示，它將一個8bit二進制數據轉換為另一個8bit二進制數據，要求一一對應，可以通過構造S盒，用查找表方式來實現。

(2)行移位變換函數ShiftRow()

行移位變換是線性變換，在狀態的每個行間進行，狀態中的行按照不同的偏移量循環左移，對于采用128位密鑰長度的Rijndael算法，行移位對狀態進行如下變換：

a00a01a02a03a10a11a12a13a20a21a22a23a30a31a32a33⇒a00a01a02a03a11a12a13a10a22a23a20a21a33a30a31a32]]>