第２４卷第２期 常熟理工学院学报（自然科学） Ｖｏｌ＿２４ Ｎｏ．２ ２０１０年２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ｆｅｂ．，２０１０ Ａ Ｅ Ｓ加密算法的实现及应用 赵雪梅 （盐城工学院，江苏盐城２２４００３） 摘要：ＡＥＳ加密算法具有安全性高，运行速度快，对硬件配置要求低，属于对称算法等优点，非常 适合硬件的实现．本文对ＡＥＳ加密算法进行了改进，研究了ＡＥＳ加密算法的ｃ语言实现以及数据流 的加密和解密过程，同时对ＡＥＳ加密算法的应用进行了简单介绍． 关键词：ＡＥＳ；Ｃ语言；加密 中图分类号：ＴＰ３０９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—２７９４（２０１０）０２—０１０５—０６ 分组密码是目前应用较为广泛的一种密码体制．ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ） 加密算法开创了公开密 码算法的先例，使了解算法但不具有正确密钥的密文持有者不能通过算法找出明文数据，其安全性来源于破解 密码计算上和时间上的困难性．然而随着计算机及网络技术的发展，ＤＥＳ经实践检验证明已经不是可靠的密码 算法了，从各方面来看已经走到了它生命的尽头．事实上，１９９７年由ＲＳＡ公司发起的ＤＥＳ挑战赛已经证明ＤＥＳ 的５６ｂｉｔ密钥太短，虽然三重ＤＥＳ可以解决密钥长度的问题，但是它并不十分有效，而且ＤＥＳ的设计主要是针对 硬件实现 ．而今，在许多领域，需要针对软件实现相对有效的算法，鉴于此，ＡＥＳｔ 加密算法在这样一种背景下 应运而生，ＡＥＳ全称是Ａｄｖａｎｃｅ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ，即高级加密标准．该项目由美国国家标准技术研究所 （ＮＩＳＴ）于１９９７年开始启动并征集算法，在２０００年确定采用Ｒｉｊｎｄａｅｌ作为其最终算法，并于２００１年被美国商务 部批准为新的联邦信息加密标准（ＦＩＰＳ ＰＵＢ １９７）．ＡＥＳ加密算法作为ＤＥＳ加密算法的替代品，具有安全、高效 以及在不同硬件和软件嗍运行环境下表现出的始终如一的良好性能，因此该算法具有较高的开发潜力和良好 的实用价值．本研究主要包括ＡＥＳ加密算法的改进，ｃ语言实现，以及对数据流的加密和解密过程，同时对ＡＥＳ 加密算法的应用进行了简单介绍． １ ＡＥＳ加密算法的改进及实现 １．１ ＡＥＳ加密算法的理论背景 ＡＥＳ￣ＪＩｌ密算法所依据的数学理论是ＧＦ（２８）域川，算法本身涉及的数学运算只有两种．一种是乘法运算，即 ， 另一种是异或运算，即０．并且在算法的加密和解密核心公式中所使用的常数参数只有７个，它们分别是０ ０１、 Ｏｘ０２、０ｘ０３、Ｏｘ０９、０ｘ０ｂ、０ｘ０ｄ和０ｘ０ｅ．核心公式参考如下： 加密的核心公式，即列混合运算 ： 收稿日期：２００９—１０—２６ 作者简介：赵雪梅（１９７５－－），女，江苏盐城人，盐城工学院讲师，研究方向：计算机软件开发 １０６ 常熟理工学院学报（自然科学） ２０１０矩 ｆＳ ．ｃ 一（｛０２｝＊Ｓ。． ）Ｏ（（０３｝＊Ｓ ． ）ｏ（｛０１）＊Ｓ。． ）ｏ（｛０１）＊Ｓ。， ） 一（｛０１｝＊Ｓ。， ）④（｛Ｏ２）＊Ｓ 。 ）ｏ（（Ｏ３）＊Ｓ。． ）臼≥（｛０１）＊Ｓ。． ） 一（｛Ｏ１｝＊Ｓ。． ）０（｛０１）＊Ｓ ． ）①（｛０２）＊Ｓ ｚ， ） （｛０３｝＊Ｓ。， ） 【；Ｓ， 一解密的核心公式，即列混 合运算的逆运算［（（０３｝＊Ｓ ｏ，ｃ）０（｛０１｝＊Ｓ ）ｏ（（０１｝＊Ｓ ４３： ２，ｃ）①（｛Ｏ２｝＊Ｓ。。 ） 一（｛Ｏｅ）＊Ｓ。． ）ｏ（（Ｏｂ）＊Ｓ ， ）臼≥（｛Ｏｄ｝＊Ｓ。， ）∈ （｛Ｏ９）＊Ｓ ３． ） 一（｛０９）＊Ｓ。， ）①（｛Ｏｅ）＊Ｓ ． ）龟≥（｛Ｏｂ）＊Ｓ ２， ）①（｛Ｏｄ）＊Ｓ。， ） （２） 一（｛Ｏｄ）＊Ｓ。． ）ｏ（｛０９）＊Ｓ １． ）ｏ（｛Ｏｅ｝＊Ｓ ． ）ｏ（｛Ｏｂ）＊Ｓ。． ） 一（｛Ｏｂ）＊Ｓ。． ）①（｛Ｏｄ｝＊Ｓ ， ）Ｏ（｛Ｏ９）＊Ｓ。． ）①（｛Ｏｅ）＊Ｓ。， １．２ ＡＥＳ加密算法流程 ｌ 读进嗷 ｆ （１）ＡＥＳ加密算法的流程图 图１中，Ｒｏｕｎｄ代表加密的轮数，即程序循环次数． ｌ 读进密钥 ｌ ‘ Ｓｔａｔｅ代表状态矩阵，一个存储原始数据的数组．ＲｏｕｎｄＫｅｙ ｆ 进行密钥扩展 ｝ 代表经过扩展运算后的密钥数组．ＢｙｔｅＳｕｂ０代表置换函 轮变换 数，对状态矩阵Ｓｔａｔｅ中的数据进行置换．Ｓｈｉ￣Ｒｏｗ０代表移 Ｒｏｕｎｄ（Ｓｔａｔｅ，ＲｏｕｎｄＫｅｙ） 位函数，对状态矩阵Ｓｔａｔｅ中的数据进行移位运算．ＭｉｘＣｏｌ— ｛ Ｉ 读进密文 ｌ ● ＢｙｔｅＳｕｂ（Ｓｔａｔｅ）； ｕｍｎ０代表列混合运算函数，对状态矩阵Ｓｔａｔｅ中的数据进 轮变换 ＳｈｉｆｔＲｏｗ（Ｓｔａｔｅ）； Ｒｏｕｎｄ（ｓｔａｔｅｌ Ｒｑｕｎｄｇｅｙ） 行列混合运算．ＡｄｄＲｏｕｎｄＫｅｙ０代表异或运送函数，对数组 Ｍｉｘｃ０ｌｕｍｎ（ｓｔａｔｅ）； 【 ＡｄｄＲｏｕｎｄＫｅｙ（Ｓｔａｔｅ，Ｒｏｕｎｄｋｅｙ）； ＩｎｖＢｙｔｅＳｕｂ（Ｓｔａｔｅ）； Ｓｔａｔｅ和数组ＲｏｕｎｄＫｅｙ进行异或运算．由图１可以看出，最 ｌｎｖＳｈｉｆｔＲｏｗ（ｔｓａｔｅ）； ＩｎｖＭｉｘＣｏｌｕｍｎ（Ｓｔａｔｅ）； 后一次轮变换比前几次轮变换少执行一次ＭｉｘＣｏｌｕｍｎ０￣数． 最后轮变换 ＦｉｎａｌＲｏｕｎｄ（Ｓｔａｔｅ，ＲｏｕｎｄＫｅｙ） ● （２）ＡＥＳ解密算法的流程图 ｛ 最后轮变换 ＦｉｎａｌＲｏｕｎｄ（ｔｓａｔｅ．ＲｏｕｎｄＫｅｙ） 图２中，Ｒｏｕｎｄ代表加密的轮数，即程序循环次数． ＢｙｔｅＳｕｂ（Ｓｔａｔｅ）； ｛ ＳｈｉｆｔＲｏｗｆｓｔａｔｅ）； ｌｎｖＢｙｔｅＳｕｂ（ｔｓａｔｅ）； Ｓｔａｔｅ代表状态矩阵，一个存储原始数据的数组．ＲｏｕｎｄＫｅｙ ＡｄｄＲ０ｕｎｄＫｅｙ（Ｓｔａｔｅ，Ｒｏｕｎｄｋｅｙ）； ｌｎｖＳｈｉＲＲｏｗ（Ｓｔａｔｅ）； ● ● 代表经过扩展运算后的密钥数组．ＩｎｖＢｙｔｅＳｕｂ０代表置换函 Ｉ 密文 ｝ ｆ 明文 ｆ 数，对状态矩阵Ｓｔａｔｅ中的数据进行置换．ＩｎｖｓｈｉｆｔＲｏｗＯ代表 图１ ＡＥｓ加密算法流程图 图２ ＡＥｓ解密算法流程图 移位函数，对状态矩阵Ｓｔａｔｅ中的数据进行移位运算．ＩｎｖＭｉｘＣｏｌｕｍｎ０代表列混合运算函数，对状态矩阵Ｓｔａｔｅ中 的数据进行列混合运算．由图２可以看出，最后一次轮变换比前几次轮变换少执行一次ＭｉｘＣｏｌｕｍｎＯ￣数． ２ ＡＥＳ加密算法复杂度分析 下面对改进前的算法和改进后的算法进行复杂度分析 并对程序执行效率进行分析． 设ｂ为ＯｘＯＯ－－Ｏｘｆｆ中的任意常数，以０ｘ０９＊ｂ为例进行讨论．该算式分解如下： ＯｘＯ９ ＝（０ｘ０８＋ｌ１木ｂ ＝Ｏｘ０８ ＋ｂ ：ｆ０ｘ０６＋０ｘ０２１ ＋ｂ ＝０ｘ０６：＃ｂ＋０ｘＯ２术ｂ＋ｂ ＝ｆ０ｘ０４＋０ｘＯ２１半ｂ＋０ｘ０２术ｂ＋ｂ ＝０ｘＯ４木ｂ＋０ｘ０２木ｂ＋０ｘ０２木ｂ＋ｂ ＝ｆ０ｘ０２＋０ｘ０２１半ｂ＋０ｘ０２术ｂ＋０ｘ０２球ｂ＋ｂ ’ ＝０ｘ０２术ｂ＋０ｘ０２木ｂ＋０ｘ０２丰ｂ＋０ｘ０２术ｂ＋ｂ 将上述算式进行ｃ语言实现得到以下程序： 第２期 赵雪梅：ＡＥＳ加密算法的实现及应用 １０７ （１）程序１ ｉｎｔ ｉ，ｔ； ｔ—ｂ； ｔ—ｔ＜＜２； ｆｏｒ（ｉ一０；ｉ＜３；ｉ＋＋）｛ ｔ＝ｔａｔ： ｝ ｔ—ｔａｂ； 由此可见，该程序的时间复杂度为Ｏ（ｎ）．将上述程序做一改进可得到如下程序： （２）程序２ ｉｎｔ ｉ，ｔ； ｔ—ｂ： ｔ—ｔ＜＜２； ｔ＝：＝ｔ ｔ： ｔ—ｔ‘ｔ： ｔ ｔａｔ： ｔ—ｔａｔ； ｔ—ｔ－ｂ； 由此可见，该程序的时间复杂度为Ｏ（１）。 若通过表格法对公式进行编成，可以得到如下程序： （３）程序３ ｉｎｔ ｔ； ｔ—ＴａｂＯｅ［ＯｘＯｅ］ｒ－ｂ－Ｉ： 由此可见，该程序的时间复杂度为０（１）． 通过上述程序可以发现，程序２与程序３的时间复杂度相同．但这只能说明两程序的时间效率相似，并不一 定相同，具体判断还要看程序的规模． 虽然程序之间的规模只有几行代码的差距，但如果将这些程序放在循环体中执行，程序之间在时间上的执 行效率就会表现出较大的差距，循环次数越多，循环层数越多，效率差距就越明显．ＡＥＳ加密算法本身是一种非 常适用于硬件加密的算法，因此当该算法应用于硬件编程时，就更要把算法的时间效率考虑在内，否则很可能 由于算法执行时间过长，导致尚未加密的数据被新加入的数据冲掉，造成数据的遗失，如此一来也就失去了数 据加密的意义．这也是为什么要对算法的程序实现进行效率考察的主要原因． ３ ＡＥＳ加密算法的Ｃ语言实现 ＡＥＳ加密算法主要分为三大块 ，即密钥扩展，数据加密和数据解密．其中密钥扩展是独立进行的，不受后 面两者的限制，同时又是数据加密和数据解密的关键要素之一．数据加密和数据解密两者之间相互独立，互不 依赖，它们的执行在一定程度上要受到密钥扩展的影响．下面对密钥扩展、数据加密和数据解密进行阐述，并说 明其中一些主要函数是如何通过Ｃ语言实现的． ３．１ 密钥扩展 （１）使用Ｒｏｔｗｏｒｄ０数对数组中的数字实现循环左移一位的运算，即将数组中左端第一个数字移至数组的 末端，而原来在它之后的数字依次前移一位．这是一个简单的常规操作，但这里要说明的是，由于数组中的４个 数字已经合并为一个数字，因此在程序的实际执行过程中并不是做数组的循环左移运算，而是进行数字的循环 移位运算，这样一来便大大简化了运算过程，对运算效率有一定程度的提高． ｌ０８ 常熟理工学院学报（自然科学） ２０１０矩 （２）使用ＳｕｂＷｏｒｄ０函数依据ｓ置换表对４个数字进行置换，规则如下．例如，有一个数字为Ｏｘ２ａ，则在表１ 中查找‘２’行‘ａ’列的数字，得到数字ｅ５，则该数字即是数字０ｘ２ａ的置换数字．此函数的Ｃ语言实现相对简单，只 是一个查表的问题，但过程比较繁琐细碎，编程时应仔细对待，避免出错． （３）常数数组Ｒｃｏｎ［ｉｌ的使用问题．第（３）项是密钥扩展过程中一个应该引起注意的地方，因为该条目并不是 每一轮密钥扩展中都要进行的，而是在满足一定条件的前提下才能执行．序号为１，２，３，４的四组数据即由用户 输入的原始密钥数据分别存放在ｗ［０】至ｗ［３］中．而密钥扩展的操作是从ｗ［３１开始的．即由ｗ［３１生成ｗ［４］，再由Ｗ ［４］生成ｗ［５］，依此类推，直至ｗ［４３］．第（１）（２）项在每一轮操作都是必须执行的，而第（３）项的执行条件是当ｗ［ｋ】 中的ｋ是４的整数倍时，该项才可执行．而Ｒｃｏｎ［ｉ冲ｉ的值即为ｋ除以４所得的商．很显然，ｉ的值是从１到１０的 数字．在执行第（３）项时，需将ｗ［ｋ】中的数字与Ｒｃｏｎ［ｉ】中的数字进行异或运算．由于第（３）条的存在，在ｃ语言 实现过程中要有一个判断语句，判断当前扩展的数组的序号是否能被４整除．是则执行第（３）项操作，不是则跳 过该项直接执行第（４）项操作．在编程的实现过程中选用ｉｆ…ｅｌｓｅ…语句进行判断． （４）将通过前两项的执行所得到的结果与ｗ［ｋ一１１￣的数字进行异或运算，所得结果便是ｗ［ｋ】的数值． ３．２数据加密 （１）使用ＳｕｂＢｙｔｅ０函数依据Ｓ置换表对状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４】中的数字进行置换，查表的方法在前文已经介 绍，这里不再赘述．有一点需要注意的是，虽然ＳｕｂＢｙｔｅ０Ｎｉ数与ＳｕｂＷｏｒｄ０Ｎｉ数原理相同，但在程序中的运算过 程却不尽相同．ＳｕｂＢｙｔｅ０￣数是提取状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］Ｏ０的每一个数组元素进行置换运算，而ＳｕｂＷｏｒｄＯ￣１］是 提取一个ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ整型数字中的某８位数据进行置换运算．ＳｕｂＢｙｔｅ０函数的Ｃ语言实现与ＳｕｂＷｏｒｄ０的Ｃ语 言实现相同，这里也不再赘述． （２）使用ＳｈｉｆｔＲｏｗ０ｉ￣ｉ数对状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４冲的各行数据进行循环移位运算．该函数所进行的循环移位 规则如下．状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４】中的第一行数据位置不变，第二行数据循环左移一位数字，第三行数据循环左 移两位数字，第四行数据循环左移三位数字．在对ＳｈｉｌｆＲｏｗ０函数进行Ｃ语言编程时主要是要注意行数以及所 对应的移位个数，保证运算的准确性． （３）使用Ｍｊｘｃ０ｌｕｍｎｓ０——列混合运算函数对状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］实施列混合运算．列混合运算应该算是 ＡＥＳ加密算法的加密部分的核心内容．该运算的原理实际上是在ＧＦ（２。）域上实行的多项式间的除法运算，对于 那些对ＧＦ（２８）域了解不多的人来说比较繁琐复杂．但该多项式运算经过矩阵运算的处理之后可以总结出如下 的公式，该公式最大的好处便是为计算机编程提供了方便． ｆ ． ：（｛ｏ２）＊Ｓ。， ）０（｛０３）＊Ｓ ｌＩｃ）ｏ（｛０１）＊Ｓ ． ）０（｛Ｏ１）＊Ｓ ３．ｃ） ｊ ｕ 、 】ｓ 。 一（｛０１）＊Ｓ ）０（｛０２）＊Ｓ ）①（｛０３｝＊Ｓ ． ）ｏ（｛０１）＊Ｓ ３Ｉｃ） ， ＪＳ；． 一（｛０１）＊Ｓ。． ）①（｛０１）＊Ｓ ． ）Ｏ（｛０２）＊Ｓ ２， ）①（｛Ｏ３）＊Ｓ。． ） ｌｓ ， 一（｛０３）＊Ｓ ｏ—ｒ）ｏ（｛ｏ１）＊Ｓ ）Ｏ（｛０１）＊Ｓ。， ）ｏ（｛０２）＊Ｓ。， ） 上述三项是加密过程的基本要素．在加密的执行过程中，并不只是简单的将这三个函数执行一遍即可．加 密时，不仅要多次调用上述三个函数，同时还要结合密钥扩展所得的数据对文件进行加密．加密过程简述如下： （１）第０轮加密 ’ 之所以称之为第０轮是因为这并不是完整的一轮加密，上面所提到的三个函数均未参与到运算中来．本轮 加密是将状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］＠的１６字节数字与密钥扩展数组中的ｗ【０］至ｗ【３］这ｌ６字节数字进行异或运算，得 到ｌ６字节新的数字，这些数字存放于状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］＠，取代原来的数据． （２）第１至９轮加密 这９轮加密过程相同，因此在用Ｃ语言实现时可写入循环之中运行．为说明方便，在这里设轮数为ｋ，显然ｋ 的值是从１至９．程序执行当中，首先对状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］使用ＳｕｂＢｙｔｅ０函数，将矩阵中的数字进行置换．其次， 对置换后的状态矩阵使用ＳｈｉｆｔＲｏｗ０函数，将矩阵中相应行中的数字进行移位．再次，对移位后的状态矩阵使用 ＭｉｘＣｏｌｕｍｎｓ０￣数，利用上述的列混合运算公式对状态矩阵中的数字进行运算，得到一个新的状态矩阵．最后， 第２期 赵雪梅：ＡＥＳ加密算法的实现及应用 １０９ 将经过列混合运算之后的状态矩阵与密钥扩展数组中ｗｔ４ｋ］至ｗ［４ｋ＋４］的数字进行异或运算，将所得结果存入 状态矩阵中，至此一轮加密完成． （３）第１０轮加密 这一轮加密之所以要单独列出，是因为第１０轮加密与第１至９轮加密的过程相似，但不相同，因此不能写 入这９轮加密的循环之中．第１０轮加密的不同之处在于，该轮加密不进行列混合运算，即不调用ＭｉｘＣｏｌｕｍｎｓ０ 函数，其他部分与第１至９轮加密相同． 经过第０至１０轮加密后所得到的状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］便是实验所需要的密文． ３．３数据解密 数据解密的过程与数据加密的过程大致相同，有点像是数据加密的逆运算．下面对数据解密进行简略描 述，同时附以Ｃ语言的实现方法． （１）使用ＩｎｖＳｕｂＢｙｔｅ０函数依据Ｓ置换表的逆表对状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］中的数字进行置换，置换方法与 ＳｕｂＢｙｔｅ（）函数相同．该函数的Ｃ语言实现与ＳｕｂＢｙｔｅ０函数基本相同． （２）使用ＩｎｖＳｈｉｆｔＲｏｗ０ｉ￣数对状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］￣的各行数据进行循环移位运算．该函数所进行的循环移 位规则如下．状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４ｌ［４ｌｄ￣的第一行数据位置不变，第二行数据循环右移一位数字，第三行数据循环右 移两位数字，第四行数据循环右移三位数字．该函数的Ｃ语言实现与ＳｈｉｆｔＲｏｗ０函数基本相同，在此不再赘述． （３）使用ＩｎｖＭｉｘｃｏｌｕｍｎｓＯ——列混合运算的逆运算函数对状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］实施列混合运算．虽然被称为 列混合运算的逆运算函数，但实质上该函数所执行的依然是列混合运算，运算的原理与ＭｉｘＣｏｌｕｍｎｓ０的运算原 理相同．列混合运算的逆运算应该算是ＡＥＳ加密算法的解密部分的核心内容．该函数的实现同样需要密钥扩展 数组ｗ［４４］１￣Ｉ参与才能完成．下面对解密过程进行简要介绍． （１）第０轮解密 与第０轮加密类似，第０轮解密也不是一轮完整的解密．ＩｎｖＳｕｂＢｙｔｅ０函数，ＩｎｖＳｈｉｆｔＲｏｗ０函数和ＩｎｖＭｉｘＣｏｌ— ｕｍｎ８０函数均未参与到该轮运算中来．在这里设轮数为ｋ．本轮解密是将状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４ｌ［４］ｑ￣的１６字节数字与 密钥扩展数组中的ｗ［４４一ｋ］至ｗ［４４—４ｋ］这１６字节数字进行异或运算，得到１６字节新的数字，这些数字存放于状 态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］￣，取代原来的数据． （２）第１至９轮解密 这９轮解密过程相同，因此在用Ｃ语言实现时可写入循环之中运行．程序执行当中，首先对状态矩阵Ｓｔａｔｅ 【４】【４】使用ＩｎｖＳｕｂＢｙｔｅ０函数，将矩阵中的数字进行置换．其次，对置换后的状态矩阵使用ＩｎｖＳｈｉｆｔＲｏｗ０函数，将矩 阵中相应行中的数字进行移位．其次，将移位后的状态矩阵与密钥扩展数组中ｗ［４４一ｋ］至ｗ［４４—４ｋｌｆｆ￣数字进行 异或运算．最后，对经过异或运算后的状态矩阵使用ＩｎｖＭｉｘＣｏｌｕｍｎｓ０函数，对矩阵中的数字进行列混合运算，至 此一轮加密完成． （３）第ｌＯ轮解密 该轮解密与第１至９轮解密相比少了一步对ＩｎｖＭｉｘＣｏｌｕｍｎｓ０数的调用，即不进行列混合运算，其他部分 与第１至９轮解密相同． 经过第０至１Ｏ轮解密后所得到的状态矩阵Ｓｔａｔｅ［４］［４］便是刚开始所输入的原文． ４ ＡＥＳ加密算法的应用 在现代生活中，由于科学技术的提高，ＵＳＢ闪存盘因其价格较低，存储容量较大，便于携带而受到广大消费 者的青睐．与此同时，ＵＳＢ闪存盘的数据保护也成为了人们关注的问题．一旦闪存盘失窃或者丢失，那么闪存中 所存储的重要信息就很有可能被他人盗用，有时会造成严重的损失．因此，出于这一问题的考虑，利用ＡＥＳ加 密算法提出了一种闪存盘的加密方法． 当一组数据向闪存盘内写入时，对数据流进行实时加密，即输入闪存盘内的数据以加密的形式存储于盘 内；当对盘中的数据进行读取时，通过加密算法对输出的密文进行实时解密，即输出的数据为解密后的原文．计 １ｌ０ 常熟理工学院学报（自然科学） ２０１０年 算机中所有类型的文件都是以０１数字的形式进行存储的，文件的输入和输出过程实际上就是数据流的输入与 输出，只要实现了数据流的加密，便可以实现对任意形式文件的加密．因此，通过ＡＥＳ加密算法完成数据流的 加密和解密具有实际的应用价值和意义． ５ 结 论 ＡＥＳ￣Ｉ１密算法是一种新近推出的加密算法，虽然该算法使用时间较短，且人们对于该算法还存在不同的看 法，但因其高质量的加密，稳定的表现，对硬件的配置要求低以及使用灵活而展现出了很好的使用前景，有望取 代ＤＥＳ］ＪＩｌ密算法而成为世界通用的主流加密算法． 本文通过对ＡＥＳ加密算法进行了改进，提高了程序的执行效率．同时使用Ｃ语言完成了ＡＥＳ￣Ｉ１密算法的程 序实现． 参考文献： 【１］张洁，朱丽娟．ＤＥＳ加密算法分析与实现【Ｊ】．软件导刊，２００７，（３）：９５—９７． 【２】罗祖玲．基于ＤＥＳ算法的数据库加密『Ｊ】．２００７，装备制造技术，（６）：８１—８３． ［３１吴文玲，冯登国，卿斯汉．简评美国公布的ｌ５个ＡＥＳ候选算法ｆＪ】．软件学报，１９９９，１９（３）：２３～２５． 【４】Ｒａｇｈａｖａｎ Ｎ Ｓ．ＡＥＳ：Ｃｒｏｐｔｏｇｒａｐｈｙ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｆｕｔｕｒｅ［Ｊ１．Ｊａｖａ Ｗｏｒｌｄ，２０００，１２（４）：４７—５１． ［５】何明星，范平志．新一代私钥加密标准ＡＥＳ进展与评述［Ｊ】．计算机应用研究，２００１，１８（１０）：４－６． ｆ６】ＥＬＩＳＡＢＥＴＨ ＯＳＷＡＬＤ．ＳＴＡＴＥ ＯＦ ＴＨＥ ＡＲＴ ＩＮ ＨＡＲＤＷＡＲＥ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＳ［Ｍ］．ＮＩＳＴ，２００５：１—４６． 【７】Ａｎｎｏｕｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＥＮＣＲＹＰＴＩＯＮ ＳＴＡＮＤＡＲＤ（ＡＥＳ）【Ｐ］．ＮＩＳＴ，２００１：１－５３． ［８王晓东．计算机算法设计与分析［８】Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００５：Ｉ－５． ［９】ＢＲＩＡＮＧＬＡＤＭＡＮ．Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｏｆＡＥＳ（Ｒｉｊｎｄａｅ１）ｉｎ Ｃ／Ｃ＋＋ａｎｄＡｓｓｅｍｂｌｅｒ［Ｍ］．ＮＩＳＴ，２００２：１－６． Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＥＳ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ＺＨＡ０ Ｘｕｅ—ｍｅｉ （Ｙａｎｅｈｅｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｅｈｅｎｇ ２２４００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＥＳ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒａｔｅ ｏｆ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ，ｂｕｔ ｈａｓ ｌｏｗ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｃｏｎｆｉｇ－ ｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ＡＥＳ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔｏ ｔｈｅ ｃａｔｅｇｏｒｙ ｏｆ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ａｎｄ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｕｉｔ． ａｂｌｅ ｔｏ ｒｕｎ ｉｎ ｈａｒｄｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＡＥＳ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｓ ｓｔｕｄ－ ｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｊｅｃｔ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｎｅ ｒｅｓｐｅｃｔ ｏｆ ＡＥＳ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ＡＥＳ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔａ ｆｌｏｗ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＥＳ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｉｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＡＥＳ；Ｃ ｌａｎｇｕａｇｅ；ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ