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1、6.3 AES密码算法编程实验,实验目的： 掌握AES密码加解密原理，并利用Visual C+编程实现。 实验内容： 编程实现字符串”Hi, this is AES!”的加密，并且解密验证之。,网络空间安全实践教程,1,6.3 AES密码算法编程实验,实验原理： AES的分组长度与密钥长度可变，在不同情况下，变换的轮数也不同，在本次实验中，简单起见，令分组长度与密钥长度均为128bit，变换的轮数为10 明文分组：128bit 密钥：128bit 密文分组：128bit 加解密： 使用10轮变换，除了最后一轮变换不包含列混合外，每轮变换均包含字节 替换、行移位、列混合、轮密钥加四个操作。,网络
2、空间安全实践教程,2,6.3 AES密码算法编程实验,实验原理： AES状态矩阵： 将128bit的分组分为16个字节，并排成4乘4的矩阵，如下图 矩阵的每一列(4字节，即32bit)称为一个字，而AES的每一轮变换输出都是4乘4的状态矩阵。,网络空间安全实践教程,3,6.3 AES密码算法编程实验,实验原理： 密钥扩展 输入128位密钥，扩展成11轮的轮密钥K0, K1,K10 轮变换 每一轮核心运算，包含字节替换、行移位、列混合、轮密钥加四个操作 加解密 输入明文128bit，作为第0轮的状态矩阵State 经过10轮变换，输出密文128bit,网络空间安全实践教程,4,6.3 AES密码
3、算法编程实验,实验原理： 密钥扩展： 输入初始密钥128bit，排成4乘4的状态 矩阵，第四列字经过字循环、字节替换 和Rcon置换，得到的结果与初始密钥的 第一列字异或得到首轮子密钥的第一列字， 输出结果再与初始密钥的第二列字异或 生成首轮子密钥的第二列字。 以此类推，共生成11轮子密钥。,网络空间安全实践教程,5,6.3 AES密码算法编程实验,实验原理： 轮变换： 字节替换(SubBytes)： 状态矩阵的每个字节经过S盒进行替换 行移位(ShiftRows)： 状态矩阵的第i行循环左移i个字节,网络空间安全实践教程,6,6.3 AES密码算法编程实验,实验原理： 轮变换： 列混合(Mi
4、xColumns)： 状态矩阵的每一列字看成是系数取自GF(28) 的低于四次的多项式，把字多项式乘以 c(x) = 03x3 + 01x2 + 01x + 02，再取模x4 + 1， 得到新的字。 轮密钥加(ShiftRows)： 将轮密钥与状态矩阵的对应字节按位异或,网络空间安全实践教程,7,6.3 AES密码算法编程实验,实验要点说明： 使用无符号字符(unsigned char)二维数组表示AES的状态矩阵 有限域GF(28)上的乘法为对应多项式相乘，再模多项式 m(x) = x8 + x4 + x3 + x + 1 解密时需要编写逆字节替换、逆行移位、逆列混合等操作 逆列混合相当于乘
5、以d(x) = 0Bx3 + 0Dx2 + 09x + 0E，再取模x4 + 1,网络空间安全实践教程,8,6.3 AES密码算法编程实验,实验准备： Windows 操作系统 Visual Studio 2010以上开发环境,网络空间安全实践教程,9,6.3 AES密码算法编程实验,实验步骤： 利用Visual C+开发环境，构建类似右图的 AES密码加解密界面。 编写加密按钮事件：从明文框中读入 字符序列，从密钥框中读入16字节(128bit) 密钥，对明文进行分组加密运算， 并在密文框中输出。 编写解密按钮事件：从密文框中读入字符 序列，从密钥框中读入密钥，对密文进行 分组解密运算，并在解密的明文框中输出。,网络空间安全实践教程,10,6.3 AES密码算法编程实验,实验结果要求： 根据参考函数功能编写AES加密和解密，给出关键编程思路。 总结实验过程中遇到的问题和经验。,网络空间安全实践教程,11,6.3 AES密码算法编程实验,实验视频：,网络空间安全实践教程,12,
