密码学课程方案AES加密解密文档

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成都信息工程学院课程设计报告

AES加密解密的实现

课程名称：应用密码算法程序设计

学生姓名：

学生学号：

专业班级：

任课教师：

年月日

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附件：课程设计成绩评价表

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1．背景

AES，密码学中的高级加密标准

密钥大小。

该算法为比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen所设计，结合两位作者的名字，以Rijndael之命名之，投稿高级加密标准的甄选流程。

2.系统设计

2.1系统主要目标

基本要求部分：

1．在深入理解AES加密/解密算法理论的基础上，设计一个AES加密/解密软件系统；2．完成一个明文分组的加解密，明文和密钥是十六进制，长度都为64比特<16个16进制数），输入明文和密钥，输出密文，进行加密后，能够进行正确的解密；

3.程序运行时，要求输出每一轮使用的密钥，以及每一轮加密或解密之后的16进制表示的值；

4.要求提供所设计系统的报告及完整的软件。

较高要求部分：

1.如果明文不止一个分组，程序能完成分组，然后加密；最后一个分组长度不足时要求完成填充；密钥长度不足时能进行填充，过长则自动截取前面部分。

2.密钥采用ASCII码，明文要求输入信息可以是文字<可以是汉字或英文，信息量要求不止一个加密分组长度），任意字符，或者是文本文档，或者普通文件。进行加密后，能够进行正确的解密；

3.程序代码有比较好的结构，模块划分合理，如用类进行封装，通过调用类的成员函数实现加密解密功能，函数的参数及返回值设置合理等；

4.界面友好，程序实现有新意。

2.2主要软件需求<运行环境）

本软件适用VC语言编写，编译成功后的EXE文件可以在装有windows系统的任何计算机上使用。

测试平台：Windows XP Professional

使用软件：Visual C++ 6.0

2.3功能模块与系统结构

主要功能模块如下：

2.行移位ShiftRow

3.列混合MixColumn

4.轮密钥加AddRoundKey

5.逆字节替换

通过逆S盒的映射变换得到

6.逆行移位InvShiftRow

与加密时的行移位区别在于移位方向相反。

7.逆列混淆

加密与解密系统流程图如下所示，

3 系统功能程序设计

3.1基本要求部分 3.1.1字节替换

SubBytes<）变换是一个基于S 盒的非线性置换，它用于将输入或中间态的每一个字节通过一个简单的查表操作，将其映射为另一个字节。映射方法是把输入字节的高四位作为S 盒的行值，低四位作为列值，然后取出S 盒中对应的行和列的元素作为输出。unsigned char subbytes(unsigned char state[4][4]>

{printf("after subbyte:\n">。 //取出中间态state 映射到S 盒中的值赋给中间态state for(i=0。i<4。i++>

1

{for(j=0。j<4。j++>

state[i][j]=sbox[state[i][j]]。 }

for(i=0。i<4。i++> //输出到屏幕显示state

{for(j=0。j<4。j++>

printf("\t\t%02x ",state[i][j]>。

printf("\n">。

}

printf("\n">。

return 0。

}

3.1.2行移位

ShiftRows<）完成基于行的循环移位操作，变换方法是第0行不动，第一行循环左移一个字节，第二位循环左移两个字节，第三行循环左移三个字节。

unsigned char shiftrows(unsigned char state[4][4]>

{printf("after shiftrows:\n">。 // 在中间态的行上，

k=state[1][0]。 // 第0行不变

state[1][0]=state[1][1]。 // 第一行循环左移一个字节

state[1][1]=state[1][2]。 // 第二行循环左移两个字节

state[1][2]=state[1][3]。 // 第三行循环左移三个字节

state[1][3]=k。

k=state[2][0]。

state[2][0]=state[2][2]。

state[2][2]=k。

k=state[2][1]。

state[2][1]=state[2][3]。

state[2][3]=k。

k=state[3][0]。

state[3][0]=state[3][3]。

state[3][3]=state[3][2]。

state[3][2]=state[3][1]。

state[3][1]=k。

for(i=0。i<4。i++> //输出到屏幕显示state

{for(j=0。j<4。j++>

printf("\t\t%02x ",state[i][j]>。

printf("\n">。

}

printf("\n">。

return 0。

}

3.1.3列混合

MixColumns<）实现逐列混合，方法是s’(x>=c(x>*s(x>mod(x^4+1>