[發明專利]一種AES密鑰擴展方法

有效

• 申請號: 201810870149.3
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109302280B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 李一兵;劉恒壯;田園;孫騫;王一凡;李斌;徐橫宇;田弘博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種AES密鑰擴展方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據所選取的AES算法的密鑰長度，利用偽隨機數發生器產生所需比特數的隨機數，進而得到初始的密鑰，并作為加密和解密的密鑰保存；

(2)將密鑰輪數i初始化為1，對于128比特長度的密鑰、192比特長度的密鑰以及256比特長度的密鑰，其密鑰擴展輪數分別為10、12和14輪；

(3)使用sha256哈希函數對密鑰進行處理，得到密鑰的哈希摘要；

(4)對哈希值進行截取得到所需長度的輪密鑰；

(5)獲取輪密鑰之后對輪密鑰進行了移位操作；

(6)判斷是否達到擴展輪數，如果達到則輸出最終的輪密鑰矩陣，否則跳至步驟(3)繼續進行密鑰擴展。

2.根據權利要求1所述的一種AES密鑰擴展方法，其特征在于，所述的步驟(3)具體包括：

(3.1)對密鑰進行填充處理，根據sha256哈希函數的特性其填充后的數據長度滿足下式：

l+1+m＝448 mod 512

式中的l為密鑰的長度，1指的是數字1，m為所需填充的0的位數；

(3.2)進行哈希數組初始化后對數據塊進行處理得到對應的哈希值；

(3.3)對擴展后的密鑰數據進行迭代處理得到哈希值。

3.根據權利要求2所述的一種AES密鑰擴展方法，其特征在于，所述的步驟(3.3)具體包括：

(3.3.1)初始化8個字的中間存儲變量，即：

(3.3.2)對密鑰擴展后的數據進行下列處理：

對于初始16輪的數據處理，其過程如下式所示：

W_t＝M_t，

對于后續48輪的處理，其處理方式如下式所示：

W_t＝EP1(W_t-2)+W_t-7+EP0(W_t-5)+W_t-16，

其中M_t代表的是原始密鑰擴展之后的數據字，W_t代表的是數據預處理后的存儲單元，M和W的下角標t指的是其中間存儲變量的序號，EP0和EP1中的ROTrightⁱ(x)指的是對x向右循環移i位，SHIFTrightⁱ(x)表示對x向右移i位，表示位異或運算；

(3.3.3)對擴展后的密鑰數據進行預處理之后便可以執行散列迭代計算，運算變量的處理如下所示：

t1＝h+EP1(e)+CH(e,f,g)+K_t+W_t

t2＝EP0(a)+MAJ(a,b,c)

h＝g

g＝f

f＝e

e＝d+t1

d＝c

c＝b

b＝a

a＝t1+t2

式中的t1，t2，h，g，f，e，d，c，b，a均為中間存儲變量，下角標t指的是第t輪的迭代，其中指的是與運算，指的是取反運算，指的是異或運算，K為一個64字的靜態常值矩陣，K_t指的是對于第t次迭代取K數組的第t個元素進行相關運算；

(3.3.4)輸出sha256的哈希摘要信息，如下所示：

其中H的上角標1代表著此時的H為最終的運算結果，下角標為哈希數組的序號；

(3.3.5)合并上述8個字大小的摘要信息，如下所示：

其中：k指的是密鑰，sha256(k)指的是對k進行sha256哈希操作，||表示字符串連接操作。