基于AES算法的XML数据加密在移动终端的研究与应用
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ＡＥ 是 美 国 国家 标准 与 技 术 研 究 所 （ Ｓ Ｓ ＮＩＴ）提 出的 高
／ ｔ ｅａ 】 ／ ａ ［ｂ代替值 Ｓｔ ，
Ｓａｅ ］ 】＝ ｂ ｘ １ Ｓａｅｒ ｃ ＞ ４＋ （Ｓａｅ ］ ］ ｔｔ［ ［ Ｓ ｏ ［６ （ｔ ［ ［】＞ ） ｒｃ ｔ ］ ｔｔ［ ［ ＆ ｒｃ ＯＯ ； ｘ Ｏ】 ３２行移位 ．
３ １ 字 节 替 换 ．
ＡＥ Ｓ算 法是基于置换 和代替的 ，置换是数据 的重新排 列，而代替是用一个单元数据 替换另一个【。字节替换是一 ４ 】 个代替操作，它将 Ｓａｅ矩阵中的每个字节替换成一个 由 Ｓ ｔ ｔ 盒所生成的新字节，通过根据 Ｓａ ［ ｔ ｅ］ ｔ 的值查找 Ｓ盒来 实现 。 例 如 Ｓａ ［， 的值 是 ０ ｉ ｔｔ ａｂ ｅ ］ ｘ ，使用 ｉ Ｊ ｊ 和 作为索引在 Ｓ ｏ 表 中 ｂｘ 查找 Ｓａ ［， 代替值 ，即：Ｓ ｏ ［ ］ ｕ Ｂ ｔｓ 部分代码片 ｔｔ ａ ］ ｅ ｂ ｂ ｘｉ 。Ｓ ｂ ｙｅ０ ｄ
Ｓ ｉＲ ｗｓ ｈｆ ｏ 是一个 置换操作 ，它使 Ｓａ ｔ ｔ ｅ矩阵中的第 ｉ ｔ 行
被 循 环 左 移 ｉ １ Ｂ ｔ，即 循 环左 移 ｉ１ 位 置 ，对 于 加 密 ＋ 个 ｙｅ ＋ 个 时 的行 移 位 使 用 以下 代 码 实 现 ：
级加密标准 。 是一种可变分组长度和密钥长度 的迭代型对 它
中国西 部科 技 ２ １ ０ ２年 ０ ３月第 １ １卷第 ０ ３期总 第 ２ ２期 ７
２ ３
基于 Ａ Ｓ算法 的 Ｘ Ｌ数据加 密在移 动终端 的研 究与应用 Ｅ Ｍ
徐 宝磊
（ 川 丈 理 学 院 ， 四川 达 州 ６ ５ ０ ） 四 ３００
摘 要 ：针对移动终端设备 的特点 ，依托 Ａ Ｓ 密算法 的高效性和 Ｘ Ｅ 加 ＭＬ语言强 大的数据 处理能力，通 过分析 Ａ Ｓ Ｅ 算法原 理，利用 ＶＣ ＋ ０ ５在移 动数据 平 台上改进 ＡＥ ＋ ２０ Ｓ加 密算法实现对 ＸＭＬ数据进行加 密。该方 法使得移动终端能够 陕速 的实
作 为第 一 个 世 界公 认 的 实用 对 称 分 组密 码 算 法标 准 ＤＥ Ｓ目前 已证实不可靠 ， 为 ＤＥ 作 Ｓ的替代 ３ Ｓ 密钥长度 ＤＥ ， 为 １８ｉ， ６ ｂｔ 不仅 克服 了穷举 攻击 问题 ， ｓ 对密码分析攻击也有 很 强 的免 疫力 ，但 由于 其软件 实现该 算法 的速 度慢 ，使得 ３ Ｓ不 能 成 为 长 期 使 用 的加 密算 法标 准 【。 ＤＥ ２ 】
现 Ｘ ＭＬ数据加 密过程 ，并提 高 了数据 的安全性 wk.baidu.com键 词：移动终端；Ａ Ｓ ＭＬ Ｅ ；Ｘ
Ｄ ： １ ． ９ ９ ｊ ｓ ． ６ １ ６ ９ ． ０１ ． ３ ０ ０ ０ｌ ０ ３ ６ ／ ．ｉ ｎ １ ７ — ３ ６ ２ ２ ０ ． １ ｓ
１ Ｘ Ｌ概述 Ｍ
ＸＩＬ （ Ｖ Ｉ 可扩 展标记语言 ） ，属于半结构化的数据模型 ， 可 以很容 易地 将 Ｘ ＭＬ的文档描述与关系数据库进行数据交 换 ，实施精确 地查询模型存储 。Ｘ ＭＬ 作为一种描述数据 的 标记语 言，它具有可扩展性好 、所 占存储 空间小等特点 ，大 大 降低 了数据 管理 和交换的成本 ， 作为一种表示和存储数据 的标准 ，广泛应用于移动数据存储领域 ，实现 数据 交换、数 据共享等 。 由于移 动终端基本是使用通过无线数据通信技 但 术 ，利用 开放 的无线信道 ，具有很大 的安全 隐患。而且移动 终端设备通常软硬件 资源有 限，不能够 进行过于复杂的加解 密运算 ，因此研究一种在移动终端 实现 高可靠 性、高效率对 ＸＭＬ数据加解密 的方法是很有必要的 。 Ｘ ＭＬ加密是 Ｗ３ Ｃ中的一个加密标准 ， 定义了一个对明 文加密产生密文 以及对密文解密恢 复明文 数据 的过程。 ＸＭＬ 数据加密有 四种不 同的加密力度 ：整个 Ｘ ＭＬ文件的加密、 基于 Ｘ ＭＬ文件 中元 素的加密、 ＭＬ文件元 素内容的加密和 Ｘ 对 加密 后 的元 素或元 素 内容再 加密 。在 Ｗ３ 规 范 中使 用 Ｃ
Ｅ ｃｙ ｔｄ ａａ元 素作 为 Ｘ Ｌ 加 密 文 件 的主 要 语 法 组件 ， ｎｒｐｅ Ｄ ｔ Ｍ
次加密 时都进行修 改。在最后阶段 ，这个状态阵列被 返回为 １８位的线性 串，１ ８位密钥类似地被变为字节矩阵。Ａ Ｓ ２ ２ Ｅ 加密经过 １ ０轮次数据循环处理后 ，得到加密密文。每一轮 次加密处理都经过 Ｂ ｔＳ ｂ 字节代替 ） Ｒ ｗＳ ｉ （ ｙｅ ｕ （ 、 ｏ ｈｆ 行移位 ） ｔ 、 ＭｉＣ ｌｍ ｓ（ ｘ ｏｕ ｎ 列混合 ）和 Ａｄ Ｒ ｕ ｄ ｅ （ ｄ ｏｎ Ｋ ｙ 轮密钥加 ）四个
段 如下：
Ｅ ｃｙ ｔｄ ａａ ｎｒｐｅ Ｄ ｔ 元素包含着一些用于描述算法 的子元素的列 ， 原始 数据 经过加密后嵌入到其子元素＜ ｉｈｒ ａｕ＞ ， Ｃｐ ｅＶ ｌｅ 密钥
信 息存 放 在 Ｅ ｃｙ ｔｄ ｔ 素 中 【。 ｎ ｒｐｅ Ｄａ ａ元 ｌ Ｊ
２ Ｅ 加密算法原理 Ａ Ｓ
称 密 钥 分 组 密 码 ，它 的 分 组 长 度 和 密 钥 长 度 均 可 独 立 地 指 定
阶 段 【。
３ Ａ Ｓ算法 改进 及 Ｃ＋ 码 实现 Ｅ ＋代
Ａ Ｓ加密算法 的主要工作是对 Ｓａ 矩 阵循环执行 Ｂ ｔ Ｅ ｔｅ ｔ ｙｅ
Ｓ ｂ （ 节 代 替 ） Ｒ ｗＳ ｉ 行移 位 ） ＭｉＣ ｌｍ ｓ（ 混 ｕ 字 、 ｏ ｈｆ ｔ（ 、 ｘｏ ｎ 列 ｕ
合 ）和 Ａ ｄ ｏ ｎ Ｋ ｙ （ 密钥 加 ）四个阶段的操作 。由于 ｄＲ ｕ ｄ ｅ 轮 在 Ａ Ｓ算法 中置换表 、逆置换表是之前 计算 出的，因此 Ｓ Ｅ ． 盒、逆 Ｓ盒、轮常量 ｒ 都是固定不变 的，所 以本文在字节 ． 口 代替、行移位阶段中对算法进行改进。
／ ｔ ｅａ 】 ／ ａ ［ｂ代替值 Ｓｔ ，
Ｓａｅ ］ 】＝ ｂ ｘ １ Ｓａｅｒ ｃ ＞ ４＋ （Ｓａｅ ］ ］ ｔｔ［ ［ Ｓ ｏ ［６ （ｔ ［ ［】＞ ） ｒｃ ｔ ］ ｔｔ［ ［ ＆ ｒｃ ＯＯ ； ｘ Ｏ】 ３２行移位 ．
３ １ 字 节 替 换 ．
ＡＥ Ｓ算 法是基于置换 和代替的 ，置换是数据 的重新排 列，而代替是用一个单元数据 替换另一个【。字节替换是一 ４ 】 个代替操作，它将 Ｓａｅ矩阵中的每个字节替换成一个 由 Ｓ ｔ ｔ 盒所生成的新字节，通过根据 Ｓａ ［ ｔ ｅ］ ｔ 的值查找 Ｓ盒来 实现 。 例 如 Ｓａ ［， 的值 是 ０ ｉ ｔｔ ａｂ ｅ ］ ｘ ，使用 ｉ Ｊ ｊ 和 作为索引在 Ｓ ｏ 表 中 ｂｘ 查找 Ｓａ ［， 代替值 ，即：Ｓ ｏ ［ ］ ｕ Ｂ ｔｓ 部分代码片 ｔｔ ａ ］ ｅ ｂ ｂ ｘｉ 。Ｓ ｂ ｙｅ０ ｄ
Ｓ ｉＲ ｗｓ ｈｆ ｏ 是一个 置换操作 ，它使 Ｓａ ｔ ｔ ｅ矩阵中的第 ｉ ｔ 行
被 循 环 左 移 ｉ １ Ｂ ｔ，即 循 环左 移 ｉ１ 位 置 ，对 于 加 密 ＋ 个 ｙｅ ＋ 个 时 的行 移 位 使 用 以下 代 码 实 现 ：
级加密标准 。 是一种可变分组长度和密钥长度 的迭代型对 它
中国西 部科 技 ２ １ ０ ２年 ０ ３月第 １ １卷第 ０ ３期总 第 ２ ２期 ７
２ ３
基于 Ａ Ｓ算法 的 Ｘ Ｌ数据加 密在移 动终端 的研 究与应用 Ｅ Ｍ
徐 宝磊
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摘 要 ：针对移动终端设备 的特点 ，依托 Ａ Ｓ 密算法 的高效性和 Ｘ Ｅ 加 ＭＬ语言强 大的数据 处理能力，通 过分析 Ａ Ｓ Ｅ 算法原 理，利用 ＶＣ ＋ ０ ５在移 动数据 平 台上改进 ＡＥ ＋ ２０ Ｓ加 密算法实现对 ＸＭＬ数据进行加 密。该方 法使得移动终端能够 陕速 的实
作 为第 一 个 世 界公 认 的 实用 对 称 分 组密 码 算 法标 准 ＤＥ Ｓ目前 已证实不可靠 ， 为 ＤＥ 作 Ｓ的替代 ３ Ｓ 密钥长度 ＤＥ ， 为 １８ｉ， ６ ｂｔ 不仅 克服 了穷举 攻击 问题 ， ｓ 对密码分析攻击也有 很 强 的免 疫力 ，但 由于 其软件 实现该 算法 的速 度慢 ，使得 ３ Ｓ不 能 成 为 长 期 使 用 的加 密算 法标 准 【。 ＤＥ ２ 】
现 Ｘ ＭＬ数据加 密过程 ，并提 高 了数据 的安全性 wk.baidu.com键 词：移动终端；Ａ Ｓ ＭＬ Ｅ ；Ｘ
Ｄ ： １ ． ９ ９ ｊ ｓ ． ６ １ ６ ９ ． ０１ ． ３ ０ ０ ０ｌ ０ ３ ６ ／ ．ｉ ｎ １ ７ — ３ ６ ２ ２ ０ ． １ ｓ
１ Ｘ Ｌ概述 Ｍ
ＸＩＬ （ Ｖ Ｉ 可扩 展标记语言 ） ，属于半结构化的数据模型 ， 可 以很容 易地 将 Ｘ ＭＬ的文档描述与关系数据库进行数据交 换 ，实施精确 地查询模型存储 。Ｘ ＭＬ 作为一种描述数据 的 标记语 言，它具有可扩展性好 、所 占存储 空间小等特点 ，大 大 降低 了数据 管理 和交换的成本 ， 作为一种表示和存储数据 的标准 ，广泛应用于移动数据存储领域 ，实现 数据 交换、数 据共享等 。 由于移 动终端基本是使用通过无线数据通信技 但 术 ，利用 开放 的无线信道 ，具有很大 的安全 隐患。而且移动 终端设备通常软硬件 资源有 限，不能够 进行过于复杂的加解 密运算 ，因此研究一种在移动终端 实现 高可靠 性、高效率对 ＸＭＬ数据加解密 的方法是很有必要的 。 Ｘ ＭＬ加密是 Ｗ３ Ｃ中的一个加密标准 ， 定义了一个对明 文加密产生密文 以及对密文解密恢 复明文 数据 的过程。 ＸＭＬ 数据加密有 四种不 同的加密力度 ：整个 Ｘ ＭＬ文件的加密、 基于 Ｘ ＭＬ文件 中元 素的加密、 ＭＬ文件元 素内容的加密和 Ｘ 对 加密 后 的元 素或元 素 内容再 加密 。在 Ｗ３ 规 范 中使 用 Ｃ
Ｅ ｃｙ ｔｄ ａａ元 素作 为 Ｘ Ｌ 加 密 文 件 的主 要 语 法 组件 ， ｎｒｐｅ Ｄ ｔ Ｍ
次加密 时都进行修 改。在最后阶段 ，这个状态阵列被 返回为 １８位的线性 串，１ ８位密钥类似地被变为字节矩阵。Ａ Ｓ ２ ２ Ｅ 加密经过 １ ０轮次数据循环处理后 ，得到加密密文。每一轮 次加密处理都经过 Ｂ ｔＳ ｂ 字节代替 ） Ｒ ｗＳ ｉ （ ｙｅ ｕ （ 、 ｏ ｈｆ 行移位 ） ｔ 、 ＭｉＣ ｌｍ ｓ（ ｘ ｏｕ ｎ 列混合 ）和 Ａｄ Ｒ ｕ ｄ ｅ （ ｄ ｏｎ Ｋ ｙ 轮密钥加 ）四个
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信 息存 放 在 Ｅ ｃｙ ｔｄ ｔ 素 中 【。 ｎ ｒｐｅ Ｄａ ａ元 ｌ Ｊ
２ Ｅ 加密算法原理 Ａ Ｓ
称 密 钥 分 组 密 码 ，它 的 分 组 长 度 和 密 钥 长 度 均 可 独 立 地 指 定
阶 段 【。
３ Ａ Ｓ算法 改进 及 Ｃ＋ 码 实现 Ｅ ＋代
Ａ Ｓ加密算法 的主要工作是对 Ｓａ 矩 阵循环执行 Ｂ ｔ Ｅ ｔｅ ｔ ｙｅ
Ｓ ｂ （ 节 代 替 ） Ｒ ｗＳ ｉ 行移 位 ） ＭｉＣ ｌｍ ｓ（ 混 ｕ 字 、 ｏ ｈｆ ｔ（ 、 ｘｏ ｎ 列 ｕ
合 ）和 Ａ ｄ ｏ ｎ Ｋ ｙ （ 密钥 加 ）四个阶段的操作 。由于 ｄＲ ｕ ｄ ｅ 轮 在 Ａ Ｓ算法 中置换表 、逆置换表是之前 计算 出的，因此 Ｓ Ｅ ． 盒、逆 Ｓ盒、轮常量 ｒ 都是固定不变 的，所 以本文在字节 ． 口 代替、行移位阶段中对算法进行改进。