題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于AES加密算法的多模式可重構(gòu)加密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目提出一種基于AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）加密算法的多模式可重構(gòu)加密方法，該方法中提供了五種工作模式供用戶選擇，并對(duì)其核心部分——S盒進(jìn)行了研究，提供了全隨機(jī)S盒和偏隨機(jī)S盒的生成方式。 本方法有效避免了加密采用硬件實(shí)現(xiàn)可能面臨的側(cè)信道攻擊，優(yōu)化了可重構(gòu)密碼方法的操作方式，適用于構(gòu)造一套可重構(gòu)的軟件加密系統(tǒng)，將分組密碼的重構(gòu)集成于同一個(gè)軟件系統(tǒng)中，也便于操作和管理。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目是基于AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）設(shè)計(jì)的可重構(gòu)密碼系統(tǒng)，本加密系統(tǒng)相對(duì)于AES而言，在其核心加密環(huán)節(jié)作出了調(diào)整，使得用戶可根據(jù)需求選擇相應(yīng)的工作模式、安全性等屬性，讓用戶在速度要求和安全性要求上找到平衡。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)主要是對(duì)于AES的S盒進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了全隨機(jī)S盒和偏隨機(jī)S盒，并且驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的S盒具有非常良好的性質(zhì)，從而具有很好的安全性，可抵御主流的密碼分析方式和攻擊手段。 本文的內(nèi)容主要分為密碼學(xué)背景知識(shí)、AES算法、S盒設(shè)計(jì)方法、加解密系統(tǒng)的工作模式、軟件測(cè)試五個(gè)部分。我們基于對(duì)AES算法的了解，自行設(shè)計(jì)多模式可重構(gòu)加密系統(tǒng)，并且測(cè)試成功。我們的算法相對(duì)于AES有著更加優(yōu)良的性能，更加實(shí)用。通過獨(dú)立設(shè)計(jì)這個(gè)自行設(shè)計(jì)多模式可重構(gòu)加密系統(tǒng)，我們不僅深入了解了AES算法等一些國際當(dāng)下先進(jìn)加密算法，知道如何去衡量一個(gè)加密系統(tǒng)的安全性，同時(shí)還自主設(shè)計(jì)算法、自主編程上機(jī)測(cè)試，提高了實(shí)際運(yùn)用的能力。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 項(xiàng)目研究目標(biāo)： 通過對(duì)AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）的優(yōu)化研究，設(shè)計(jì)一款更適于實(shí)際應(yīng)用的具備多模式和可重構(gòu)性的數(shù)據(jù)加密平臺(tái)。 項(xiàng)目基本思路： 在研究過程中，我們?cè)趯?dǎo)師的指導(dǎo)下，對(duì)AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）的核心算法進(jìn)行了深入分析，并以此展開研究，進(jìn)行可重構(gòu)設(shè)計(jì)和算法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化。之后，通過軟件平臺(tái)的測(cè)試，進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)我們所設(shè)計(jì)的多模式可重構(gòu)加密系統(tǒng)。 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)： 1對(duì)AES算法核心部分S盒進(jìn)行了重構(gòu)化的探索，設(shè)計(jì)的兩套S盒生成算法均能產(chǎn)生密碼學(xué)性質(zhì)不弱于原S盒的可重構(gòu)S盒。 2設(shè)計(jì)的系統(tǒng)了集成分組密碼常用的工作模式，適應(yīng)不同場(chǎng)合的需求。 3人性化的人機(jī)互動(dòng)平臺(tái)，能最大程度滿足用戶各方面的需求，例如密鑰長度、速度、安全性和S盒重構(gòu)方式等。 技術(shù)關(guān)鍵： 該項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵是對(duì)AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）中核心算法——S盒的重構(gòu)設(shè)計(jì)，我們進(jìn)行了全隨機(jī)和偏隨機(jī)兩種方式的可重構(gòu)設(shè)計(jì)。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)加密的輪數(shù)進(jìn)行了可調(diào)性設(shè)計(jì)，對(duì)加密模式進(jìn)行了嵌入式設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)如下： 1非線性度：112，完全非線性函數(shù)為120,而我們所得結(jié)果為112，已經(jīng)非常接近完全非線性函數(shù)的非線性度，而且不低于原先的S盒。 2差分均勻度：差分均勻度為4，不弱于原先的S盒。 3代數(shù)次數(shù)及項(xiàng)數(shù)：我們?cè)O(shè)計(jì)的算法次數(shù)為7次，項(xiàng)數(shù)有128項(xiàng)，略高于AES的相關(guān)參數(shù)，極大提高了抗插值攻擊的能力。 4速度:根據(jù)分組密碼算法的軟件實(shí)現(xiàn)方式，全隨機(jī)和偏隨機(jī)的軟件加密速度均與AES的軟件速度近似，無顯著差別。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 對(duì)密碼算法而言，非線性度，差分均勻度，代數(shù)次數(shù)及項(xiàng)數(shù)是體現(xiàn)密碼系統(tǒng)安全性重要參數(shù)。 經(jīng)過驗(yàn)證，我們?cè)O(shè)計(jì)的密碼算法在非線性度，差分均勻度，代數(shù)次數(shù)及項(xiàng)數(shù)這三大方面較AES的對(duì)應(yīng)參數(shù)有著相應(yīng)的提升， 具備抵抗線性攻擊和差分攻擊的能力。 先進(jìn)性： 1 我們的加密系統(tǒng)相對(duì)于AES而言，重新設(shè)計(jì)了算法的核心部分——S盒（全隨機(jī)S盒和偏隨機(jī)S盒），讓用戶有了更多選擇的空間，能夠適應(yīng)不同的需要。 2改變密碼算法中域的結(jié)構(gòu)和仿射變換中的常數(shù)，使我們的加密算法有著不同的線性變換。讓系統(tǒng)的安全性以及靈活性大大提升。 3將加密輪數(shù)化為可調(diào)，讓用戶在速度要求和安全性需求上找到平衡。 4將五種常用的加、解密模式運(yùn)用于我們的系統(tǒng)中，讓用戶有著更多選擇的空間，增強(qiáng)了加密系統(tǒng)的實(shí)用性。 上述變化讓我們的加密算法相對(duì)于AES有著更加優(yōu)良的性能，更實(shí)用，也更安全。我們的加密算法可以面對(duì)不同用戶的需求，是一個(gè)更優(yōu)于AES的加密算法。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年4月在第二十一屆北航“馮如杯”學(xué)生課外科技競賽中獲創(chuàng)新獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 本項(xiàng)目為國家級(jí)SRTP項(xiàng)目，現(xiàn)已完成核心理論研究和實(shí)測(cè)，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的軟件平臺(tái)，已申請(qǐng)專利。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利實(shí)施轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 磁盤 現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該作品針對(duì)AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）的核心算法進(jìn)行了可重構(gòu)設(shè)計(jì)，并引入了更多的工作模式選擇。相較現(xiàn)有的加密算法具有更好的安全性和魯棒性，可廣泛應(yīng)用于軍工領(lǐng)域和日常生活中。本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的算法有效避免了加密采用硬件實(shí)現(xiàn)可能面臨的側(cè)信道攻擊，優(yōu)化了可重構(gòu)密碼方法的操作方式，適用于構(gòu)造一套可重構(gòu)的軟件加密系統(tǒng)，將分組密碼的重構(gòu)集成于同一個(gè)軟件系統(tǒng)中，也便于操作和管理。 在應(yīng)用前景上，即可適應(yīng)對(duì)安全性要求更高的保密通信領(lǐng)域，也可適應(yīng)對(duì)速度要求更高的生產(chǎn)生活之中。該系統(tǒng)可滿足用戶對(duì)安全性和速度的全方面需求，并在兩者間達(dá)到平衡，滿足用戶對(duì)加密、解密系統(tǒng)的多元化需求。 該項(xiàng)目現(xiàn)已申請(qǐng)了相關(guān)專業(yè)，通過專利技術(shù)的實(shí)施，可開發(fā)相應(yīng)的軟件平臺(tái)、硬件系統(tǒng)，也可將核心算法移植到通信加密系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，在適應(yīng)市場(chǎng)需求方面大有可為。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前，國內(nèi)外并無針對(duì)AES算法核心部分進(jìn)行可重構(gòu)計(jì)算的相關(guān)研究成果。 現(xiàn)我國已有對(duì)DES（加密解密標(biāo)準(zhǔn)）的硬件可重構(gòu)設(shè)計(jì)和研究，設(shè)計(jì)思路是將DES算法集成到一個(gè)系統(tǒng)中，但無法真正做到“動(dòng)態(tài)演化”，且無法有效抵御側(cè)信道攻擊等密碼分析方式，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用意義不大。 在安全性方面，我們通過對(duì)密碼算法的有關(guān)參數(shù)（如代數(shù)次數(shù)、分線性度、差分均勻度）的分析，有效的證明了我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有很強(qiáng)的安全性和對(duì)密碼分析、密碼攻擊手段的抵抗性。 在速度方面，我們收錄了DES、AES、CAMELLIA等多種加密系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。結(jié)果表明，我們所設(shè)計(jì)的加密平臺(tái)在速度上與AES相近，并無顯著差異。 本項(xiàng)目經(jīng)專利查新，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和前瞻性。本算法相較于同類密碼系統(tǒng)具有更好的適用性和更強(qiáng)的安全強(qiáng)度，在速度上與AES算法速度基本一致，具有廣泛的應(yīng)用前景。
