实现AES算法中S-BOX和INV-S-BOX的高效方法

介绍了AES中的S-BOX和INV-S-BOX的算法原理,分析目前广泛使用的实现S-BOX和INV-S-BOX的三种方法:直接查表法,扩展欧几里德算法和基于复合域GF((22)2)2)的算法。对直接查表法和基于复合域GF((22)2)2)的算法进行改进,提出了两种改进电路结构。通过综合仿真,给出了按照上述方法实现的硬件电路的面积和关键路径上的时间延迟。结果表明,提出的两种新实现方法与传统实现方法相比,电路面积分别有28%和22%的优化。

AES的S盒和逆S盒的代数表达式

利用GF(28)域中元素自身为变量表示元素分量的代数方法求解S盒和逆S盒的代数表达式,同时解释了S盒代数表达式只有9项而逆S盒代数表达式有255项的原因,此外提出了有限域下多项式幂次运算的一种快速乘方算法,实验结果表明该算法比直接乘法运算效果好。

AES中字节代换和列混合的硬件可逆设计

针对AES硬件实现占用大量资源的缺点,对其两个核心计算部件(字节代换和列混合)进行了硬件可逆设计。该设计采用模块复用技术,使字节代换及其逆变换模块最大限度地共享GF(28)域中的模逆运算单元,而使列混合及其逆变换模块最大限度地共享p(x)乘运算单元,以较小的硬件代价实现了字节代换模块和列混合模块的硬件可逆设计。最后在Xilinx的FPGA VirtexE xcv2000e-6上进行了仿真验证,实验结果表明,与其他同类设计相比,新设计方案明显减少了硬件开销。

基于严格雪崩距离准则计算的S盒改进

S盒是AES算法中唯一非线性部分,它的本质是若干分量函数组成的多输出布尔函数,其主要目的是混淆,即实现非线性和伪随机性.首先分析S盒的代数性质及构造原理.提出一种新的筛选构造S盒的仿射对的办法,得到的新仿射对降低了S盒的严格雪崩准则距离.将改进后的S盒与AES算法和文献[1]构造的S盒进行比较,新S盒具有很好的代数性质且更接近严格雪崩准则.