[发明专利]一种AES算法与ElGamal算法相结合的加密文件传输方法

说明书

本发明公开了一种AES算法与ElGamal算法相结合的文件传输加密方法，将基于可逆逻辑的AES算法与非对称算法ElGamal算法相结合，既保证了文件的加密效果，又保证了文件及密钥传输过程中的安全性。文件在发送端采用基于可逆逻辑的AES算法进行加密处理，然后运用发送端提供的ElGamal公钥对AES密钥进行加密处理，并将加密后的文件与密钥发送至接收端，在接收端运用本地保存的ElGamal私钥先对接收到的AES密钥进行解密处理，然后将还原后的密钥对接收到的AES密文进行解密处理，得到发送端发送的原文。

技术领域

本方法涉及信息技术领域的加密文件的传输方法，特别是一种AES算法与ElGamal算法相结合的加密文件传输方法。

背景技术

一、AES算法

高级加密标准(英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES)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FIPS PUB197，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。

AES的区块长度固定为128比特，密钥长度则可以是128，192或256比特。大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。

AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“状态(state)”，其初值就是一个明文区块(矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte)。加密时，各轮AES加密循环(除最后一轮外)均包含4个步骤：

AddRoundKey—矩阵中的每一个字节都与该次轮秘钥(round key)做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。

SubBytes—通过非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。

ShiftRows—将矩阵中的每个横列进行循环式移位。

MixColumns—为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。

最后一个加密循环中省略MixColumns步骤，而以另一个AddRoundKey取代。

其存在的问题在于传统的逻辑门存在一定位上的扇出，即两个输入，却只有一个输出。这样便有利于边信道攻击中的功耗分析进行破解。

二、可逆逻辑线路

可逆逻辑线路是由一系列可逆逻辑门搭建而成的具有一定函数功能的逻辑电路。它具有如下特点：

(1)输入数等于输出数；

(2)没有扇入与扇出；

(3)没有反馈；

(4)网络分层级联，有时为了保证网络可逆，需要添加一些无用的输出或输入信息位，即垃圾信息位；

(5)n输入、输出向量的可逆网络共有2ⁿ！种。

三、ElGamal算法

ElGamal公钥密码体质基于有限域上的离散对数困难问题。它既能用于数据加密也能用于数字签名，在现代密码学中应用十分广泛，是目前应用最为广泛的数字签名方案，这些方案可以应用于数字签名、认证、加密以及各种安全协议中，在金融系统中，广泛地使用到ElGamal签名体质，同时在通信系统中，也大量使用基于ElGamal签名算法的认证和通信协议

ElGamal的加密过程如下：

(1)参数产生：设G为有限域Zp上的乘法群，p是一个素数，α是Zp上的一个生成元