AES加解密實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、《信息安全體系》課程設(shè)計(jì)報(bào)告班級(jí)：物聯(lián)網(wǎng)2013級(jí)1班姓名：學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目：AES加密算法所屬課程：物聯(lián)網(wǎng)信息安全實(shí)驗(yàn)室(中心)：軟件實(shí)驗(yàn)室60801指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：2016年6月6日1.問題分析和任務(wù)定義問題分析：′AES是一個(gè)對(duì)稱分組密碼算法，根據(jù)使用的密碼長(zhǎng)度，AES最常見的有3種方案，用以適應(yīng)不同的場(chǎng)景要求，分別是AES-128、AES-192和AES-256?！銩ES加密過程涉及到4種操作：字節(jié)替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和輪密鑰加（AddRoundKey）。解密過程分

2、別為對(duì)應(yīng)的逆操作。由于每一步操作都是可逆的，按照相反的順序進(jìn)行解密即可恢復(fù)明文?！銩ES算法是基于置換和代替的。置換是數(shù)據(jù)的重新排列，而代替是用一個(gè)單元數(shù)據(jù)替換另一個(gè)。AES使用了幾種不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)置換和替換。任務(wù)（功能）定義：（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分）（1）明文轉(zhuǎn)換：Utf8.encode(strUni);//將得到的明文或密鑰通過Utf8編碼Utf8.decode(strUtf);//將UTF-8編碼的字符串解碼成多字節(jié)Unicode字符Base64.encode=function(str,utf8encode)//將UTF-8編碼得到的字符通過B

3、ase64編碼Base64.decode=function(str,utf8decode)//將UTF-8解碼得到的字符通過Base64解碼（2）輪密鑰加：Aes.addRoundKey=function(state,w,rnd,Nb)//將128位的state矩陣按位與128位密鑰異或（1）字節(jié)代替：Aes.subBytes=function(s,Nb)//將狀態(tài)矩陣的每個(gè)字節(jié)，進(jìn)行4*Nb矩陣的遍歷并替換（2）列混淆：Aes.mixColumns=function(s,Nb)//將狀態(tài)矩陣逐列混合（3）行位移：Aes.shiftRows=f

4、unction(s,Nb)//狀態(tài)矩陣的第0行不變，第1行向左移一個(gè)字節(jié)，第2行向左移兩個(gè)字節(jié)，第三行向左移三個(gè)字節(jié)（4）密鑰擴(kuò)展：Aes.keyExpansion=function(key)//將輸入的密鑰擴(kuò)展為11組128位密鑰組，其中第0組為輸入密鑰本身1.環(huán)境簡(jiǎn)介開發(fā)環(huán)境：WebStrom11.0.2環(huán)境簡(jiǎn)介：WebStorm是jetbrains公司旗下一款JavaScript開發(fā)工具。被廣大中國(guó)JS開發(fā)者譽(yù)為“Web前端開發(fā)神器”、“最強(qiáng)大的HTML5編輯器”、“最智能的JavaScriptIDE”等。與IntelliJIDEA同源，

5、繼承了IntelliJIDEA強(qiáng)大的JS部分的功能。2.程序設(shè)計(jì)根據(jù)算法密鑰的長(zhǎng)度，AES有3種不同方案用以滿足不同的場(chǎng)景需求，分別是AES-128、AES-192和AES-256。本次內(nèi)容主要對(duì)AES-128進(jìn)行設(shè)計(jì)，另外兩種的思路基本一樣，只是密鑰擴(kuò)展的過程會(huì)稍有不同，加解密的輪數(shù)會(huì)適當(dāng)增加，但加解密的操作都是一樣的。（1）AES加解密流程(2)字節(jié)替代字節(jié)代替的主要功能是通過S盒完成一個(gè)字節(jié)到另外一個(gè)字節(jié)的映射。主要算法：Aes.subBytes=function(s,Nb){for(varr=0;r<4;r++){for(varc=0;

6、c

7、個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)的值只與該列的4個(gè)值有關(guān)系。此處的乘法和加法都是定義在GF(28)上的，需要注意如下幾點(diǎn)：1）將某個(gè)字節(jié)所對(duì)應(yīng)的值乘以2，其結(jié)果就是將該值的二進(jìn)制位左移一位，如果該值的最高位為1（表示該數(shù)值不小于128），則還需要將移位后的結(jié)果異或00011011；2）乘法對(duì)加法滿足分配率3）此處的矩陣乘法與一般意義上矩陣的乘法有所不同，各個(gè)值在相加時(shí)使用的是模2加法（相當(dāng)于是異或運(yùn)算）。主要算法：Aes.mixColumns=function(s,Nb){for(varc=0;c

8、rray(4);for(vari=0;i<4;i++){a[i]=s[i][c];b[i]=s[i][c]&0x80?s[i][c]<<1^0x011