[发明专利]组纲AES加解密方法

说明书

本发明公开了组纲AES加解密方法，包括以下步骤：步骤一：将输入的数据排成4×4字节的状态矩阵，然后根据不同的秘钥长度进行Nr加密迭代操作；步骤二：初始秘钥加法，将数据和秘钥模架；步骤三：进行Nr‑1次轮变化处理，其中，每次轮变化由四部分组成，对输入的数据进行S盒置换，对经S盒置换后的数据进行行移位操作；对经行移位操作后的数据进行列混合操作，根据上一轮的子密钥进行轮密钥加操作。本发明中，加密部分和解密部分均在同一FPGA中完成，加密过程和解密过程的执行互不影响，实现并行完成，方便实际使用，在进行实际使用时加密过程和解密过程执行速度快，显著的提高了提高了加密和解密的效率。

技术领域

本发明涉及密码学技术领域，尤其涉及组纲AES加解密方法。

背景技术

密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换AES加密算法是密码学中的高级密码标准，由于其具备安全性、稳定性等优点，现已成为对称密钥加密中最流行的算法之一，被广泛的运用于各个安全领域，加密算法的实现，宏观的可分为软件方向和硬件方向，但考虑到软件实现加密算法的安全性和速率的缺陷，人们更加倾向于采用硬件实现加密算法，但是，在现有技术中，AES 加解密方法加解密过程为异步完成，加解密执行速度慢。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：组纲AES加解密方法，包括以下步骤：

步骤一：将输入的数据排成4×4字节的状态矩阵，然后根据不同的秘钥长度进行Nr加密迭代操作；

步骤二：初始秘钥加法，将数据和秘钥模架；

步骤三：进行Nr-1次轮变化处理，其中，每次轮变化由四部分组成，对输入的数据进行S盒置换，对经S盒置换后的数据进行行移位操作；对经行移位操作后的数据进行列混合操作，根据上一轮的子密钥进行轮密钥加操作；

步骤四：对经过Nr-l个轮变换后的状态矩阵进行一个不完全的轮变换，从而完成加密；

步骤五：解密时，对步骤四和步骤三进行逆运算过程完成解密过程，解密过程包括根据S盒逆置换、逆行移位操作、逆列混合操作和轮密钥加。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述加解密由加密模块、解密模块和秘钥扩展模块、以及对整个流程进行控制的控制单元完成，通过控制单元产生各模块所需要的控制信号，秘钥扩展模块完成各轮所需秘钥的产生和调度，通过加密模块、解密模块对数据进行轮变换，加密模块、解密模块的加解密过程均在FPGA中同步完成后，加解密过程执行互不影响，实现并行完成。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S盒置换操作是针对分组数据里的字节进行的独立操作，是一种非线性变换，其中，S盒置换后具体操作步骤如下：

S1：将每个字节在GF(2^8)有限域上进行取逆元操作，其中“00”的逆元为其本身；

S2：将求得的逆元仍然在GF(2^8)有限域下利用函数ffne进行变换。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述轮秘钥相加变换，主密钥先通过密钥生成方案生成一个与原矩阵结构相同的回合密钥矩阵，然后将原矩阵与该回合密钥矩阵中的每个字节作异或运算，再将计算结果存到新的矩阵中。

作为上述技术方案的进一步描述：