[發明專利]一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統

在審

• 申請號: 202010984291.8
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112235099A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 宋強;索智鑫;盧有飛;盧廷杰;王嘉延;張文斐;陸宏治;孫煜華;鄒時容;張曉陽;羅智慧;陳凌劍;廖嘉煒;徐炫東;趙小凡;杜舒明;劉超
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04L29/06
• 代理公司: 深圳市國亨知識產權代理事務所(普通合伙) 44733
• 代理人: 李夏宏

1.一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統，其特征在于，所述的加密服務系統采用了自上而下的軟件設計思想和松耦合的模塊化設計思想，包括：主控模塊、加解密模塊、多路選擇模塊、控制數據接收、控制數據發送模塊，所述的每個子模塊均引入獨立的數據收發端口，使每個子模塊均可以作接口化調用；所述的加解密模塊也采用松耦合的設計思想，由多個子模塊構成，包括AES加解密算法子模塊、字節替換子模塊、Rcon子模塊、輪密鑰加子模塊和密鑰拓展子模塊；所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統包括加密過程及解密過程，

其中，所述的加密過程步驟為：明文通過控制數據的接收模塊，加密模塊，多路選擇器模塊生成密文，再通過控制數據發送模塊將密文發送，整個加密過程在主控模塊的控制下按照上述算法邏輯進行，每個子模塊都具有獨立的數據收發端口，方便用戶進行接口化調用；

解密過程步驟為：密文通過控制數據的接收模塊，解密模塊，多路選擇器模塊生成明文，再通過控制數據發送模塊將明文發送，整個解密過程在主控模塊的控制下按照上述算法邏輯進行，與此同時，每個模塊都具有獨立的數據收發端口，方便用戶進行接口化調用。

2.根據權利要求1所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統，其特征在于，所述的模塊化自主定制加密方法及系統在數據開始傳送之前需確定初始密鑰，初始密鑰由發送和接收雙方約定。

3.根據權利要求1-2所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統，其特征在于，所述的加解密模塊主體功能是在主控模塊的操作下完成數據的加密、解密處理任務。

4.根據權利要求1-3所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統，其特征在于：所述的控制數據接收、發送模塊功能是處理數據的正確采集接收以及分配，并對數據進行分析處理后傳遞給其它模塊。

5.根據權利要求1-4所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統，其特征在于，所述的控制數據接收模塊、控制數據發送模塊、加解密模塊和多路選擇器模塊由FPGA主控模塊控制完成數據的加解密和傳輸工作，FPGA主控模塊作為狀態機起到總體控制和協調作用。

6.根據權利要求1-5所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統中的加解密模塊，其特征在于，加解密模塊的主要功能是進行AES算法運算，每一輪運算由4種變換組成，依次是S盒字節替換、行位移變換、域上算法代替的列混合變換，以及明文塊和密鑰擴展塊間異或操作實現的輪密鑰加變換；加密過程通過迭代完成，包括SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey、ExpandedKey變換，分別由字節替換子模塊、Rcon子模塊、輪密鑰加子模塊、密鑰擴展子模塊執行；所述的解密過程是實現加密過程的逆變換。

7.根據權利要求6所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統中的加解密模塊，其特征在于，加密過程及解密過程的每一輪迭代均需AddRoundKey，所生成的密鑰在加密和解密過程中相同，且密鑰使用順序相反。

8.根據權利要求7所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統中的加解密模塊，其特征在于，加解密過程中通過AddRoundKey產生的密鑰在每一輪迭代過程中均需進行密鑰過程以獲得新一輪的密鑰。

9.根據權利要求1所述的一種基于AES算法的模塊化自主定制加密方法及系統，其特征在于，所述系統整體包含校驗模塊，對系統運行的整個過程通過校驗模塊和子模塊中設置的獨立數據收發端口進行數據采集以集成整合測試與校驗，以確保整個加密服務的安全可靠。