基于AES的短分组加密技术的改进

- 143 -生 产 与 安 全 技 术在信息化社会，通信信息安全问题越来越受到人们的关注。

通信信息的安全性不仅涉及个人隐私的保护，还涉及安全、社会稳定等方面。

因此，当前亟待解决的问题之一是保障通信信息的安全传输。

通信信息加密安全传输方法是一种有效的手段，用于防止未经授权的访问和数据泄露。

其基本思想是通过加密算法将明文信息转化为密文，以保护信息的机密性和完整性。

只有在有密钥正确的情况下，攻击者才能破解密文并获取原始信息。

目前，最常见的通信信息加密算法是AES （Advanced Encryption Standard ）算法，该算法已经广泛应用于各种通信领域中。

随着计算能力的提升和攻击手段的多样化，传统的AES 算法已经逐渐暴露一些安全问题。

因此，改进AES 算法成为研究的热点之一。

本文的主要目标是研究通信信息加密安全传输方法，以提高通信信息的安全性和可靠性。

通过对现有的加密算法和传输方法进行深入分析，提出了一种基于改进AES 算法的加密安全传输方法。

1 建立通信信道模型为了实现通信信息加密的安全传输，采用信道均衡方法构建通信信道模型，结合统计物理理论与非线性动力学理论，分析通信信息的信道输出载波序列，为了减少信道噪声干扰对信息安全传输影响，采用滤波抑制方法对通信信道进行降噪处理，为通信信息传输提供安全信道环境[1]。

假设e为通信网络正交子信道之间的相关度，当通信网络信息信道阵列方向图主瓣指向约束特征时，根据通信网络信道均衡控制的相关性统计特征量可以得到网络带宽与阵列抑制栅瓣之间的编码链路分布集，如公式（1）所示[2]。

K =（e ，s ）t（1）式中：s 为通信网络信道均衡控制的相关性统计特征量；t 为通信网络信息信道约束特征值。

根据编码链路分布情况对通信信息加密处理，在该条件下，通过数字波束形成栅瓣，即可得到通信信道空间采样频率参数，建立通信网络信道带宽真延时能量方向图，该图可以表征出通信信道噪声干扰特征，根据信道最少比特数和阵元接收信号的移位数，建立通信信道链路层分布结构模型，如公式（2）所示[3]。

一种基于AES图像加密技术改进李倩倩;武一【摘要】基于图像加密的安全性目的,采用了基于AES算法的图像加密方法,分析了AES算法具有安全性高、图像加密效果好等优点,但鲁棒性方面有一定的局限性.为进一步提高加密效果,在此基础上提出了一种混合的加密方法,即首先进行Arnold 置乱,然后再用AES算法对图像加密.通过用MATLAB仿真,分析两种加密结果,得出了改进算法鲁棒性和安全性得到改善的结论.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(023)018【总页数】5页(P65-68,71)【关键词】高级加密标准(AES);数字图像;安全性;数字图像加密;Arnold置乱【作者】李倩倩;武一【作者单位】河北工业大学电子信息工程学院天津300401;河北工业大学电子信息工程学院天津300401【正文语种】中文【中图分类】TP309+.7近年来,网络技术的发展迅速,网上银行、网上购物等网络方式的出现,涉及信息安全现象越来越多,使得信息安全显得越来越重要。

现代信息安全方式方法中最常用的一种就是图像加密。

图像加密的主要目的是把图像的真实信息隐藏起来,当图像受到某种攻击或破坏时,攻击者无法获得图像的真正的内容,这样就起到保护信息的作用,这是源于早期经典加密理论；而接收方,则可用事先约定好的密钥和解密方法把收到的加密信息解密出来。

现今,已知的图像加密方法有很多种,例如,Anold置乱,混沌理论加密方法［1］,DES 加密［2］,AES加密,Gray码等加密算法。

该文在基于AES对图像加密方法的基础上形生了一种新的算法,即把AES算法与Arnold（‘猫映射’）变换相结合。

这种新的算法能够弥补原来算法的一些不足的地方。

1.1 AES算法简介随着计算机技术的不断增强,原来作为加密算法标准的DES算法,其分组长度是64bits,密钥长度只有56bits,它的安全性已经受到了挑战。

这时,3重DES便产生了,密钥长度发生了改变,由56bits变为112bits,使DES的保密性有了很大的提高。

专利名称：基于改进的AES算法的加密方法和计算机可读存储介质
专利类型：发明专利
发明人：戚建淮,韩丹丹,崔宸,唐娟
申请号：CN202111317720.7
申请日：20211109
公开号：CN113779614B
公开日：
20220315
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于改进的AES算法的加密方法，包括以下步骤：进行密钥扩展；采集系统时间；执行字节替换；重复执行轮密钥加直至满足设定次数后基于所述系统时间产生一个随机数SC，并产生长度为SC的随机数组；基于所述随机数SC和所述随机数组分段输入的待加密字符串以通过映射函数得到映射密文。

本发明还涉及一种计算机可读存储介质。

本发明通过增加了分段映射，由于分段的段数及每段的位数都是随机产生的，因此避免明文到密文的固定对应关系，从而可以抵抗枚举攻击。

申请人：深圳市永达电子信息股份有限公司
地址：518057 广东省深圳市南山区西丽街道科技北一路17号摩比天线大楼6楼601-602室国籍：CN
代理机构：深圳市顺天达专利商标代理有限公司
代理人：高占元
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AES算法的研究与其密钥扩展算法改进刘艳萍;李秋慧【摘要】种子密钥是高级加密标准(AES)的关键参量,而密钥扩展算法则是保护种子密钥不被盗取的重要实现方法.首先对加密算法的实现方法与过程进行研究,然后详细分析密钥扩展算法的运算过程,最后针对原有算法存在的安全隐患和破解难度不高的缺点,通过循环移位对密钥扩展算法进行改进,提出一种具有“运算方向单一性”的密钥扩展实现策略;并在Keil环境、12 MHz条件下测试各算法.通过实验结果分析得到,在保证运算速率的前提下,这种新算法可以进一步改善AES算法中种子密钥的安全性,并且没有破坏与加密算法间的同步特性.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)010【总页数】5页(P5-8,13)【关键词】高级加密标准;密钥扩展算法;种子密钥;循环移位【作者】刘艳萍;李秋慧【作者单位】河北工业大学电子信息工程学院,天津 300401;河北工业大学电子信息工程学院,天津 300401【正文语种】中文【中图分类】TN915.08-34;TP391AES（Advanced Encryption Standard）加密算法的原型是由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计的Rijndael加密算法。

AES作为目前安全性最高标准[1]，已在信息安全领域得到广泛的应用。

AES算法是分组密码[2]设计的一种很好的实现方式，分组密码设计是指存在一个算法，可以在密钥的控制下简单而迅速地从一个置换子集中（足够大且足够好）选出一个置换，对当前输入的明文进行加密交换。

Rijndael加密算法设计具有简单性、高效性、对称性、模块性等优点，但是通过研究目前对算法的攻击方法发现，AES采用了扩充种子密钥生成子密钥的方式，密钥扩展算法设计的比较简单，所以具有高效、快速等优点。

而能量攻击[3]和渗透攻击等攻击正是在AES算法中的密钥扩展算法中做文章，来攻击AES加密算法的安全性。

AES加密算法的改进与实现AES加密算法是一种对称密钥加密算法，在保证高安全性的同时，具有良好的性能和效率。

然而，随着计算机技术的不断发展和密码分析方法的不断改进，AES算法也需要不断改进和加强。

在本文中，将介绍AES加密算法的改进方法和实现。

首先，AES加密算法的改进可以从以下几个方面进行考虑。

首先是密钥长度的增加。

原始的AES算法密钥长度为128位，可以使用128、192和256位密钥进行加密。

但是随着计算机计算能力的提高，128位密钥的安全性可能已经不足以抵御攻击。

因此，可以考虑增加密钥长度至256位，以提高加密算法的安全性。

其次是轮数的增加。

原始的AES算法中，加密和解密过程都是由10轮迭代完成的。

但是近年来的研究表明，在一些情况下，10轮的迭代可能不足以提供足够的安全性。

因此，可以考虑增加AES算法的轮数，以提高加密算法的安全性。

增加轮数可以增加攻击者破解密文的难度，从而提高AES算法的安全性。

另外，可以考虑引入其他的算法或协议来增强AES算法的安全性。

例如，可以结合使用AES算法和RSA加密算法，实现混合加密。

RSA算法可以用于生成和分发AES算法的密钥，同时可以使用AES算法来加密实际的数据。

这种混合加密方法可以结合RSA算法的优点和AES算法的优点，提高整个加密系统的安全性。

此外，还可以使用更加复杂和高级的加密算法来替代AES算法，以提供更高的安全性。

例如，可以考虑使用基于椭圆曲线的密码算法，例如ECIES（基于椭圆曲线的加密方案）算法。

这种算法利用椭圆曲线的数学性质，提供了更高的安全性和更好的性能。

在实现AES加密算法的改进时，需要使用合适的编程语言和工具进行开发。

目前，有许多编程语言和开发工具可以用于AES算法的实现，例如C、Java、Python等。

可以根据实际需求和开发环境选择合适的工具。

同时，还需要使用适当的加密库或算法实现库来提供AES算法的核心功能。

例如，可以使用OpenSSL、Bouncy Castle等加密库来实现AES算法。

AES加密算法的S-box设计分析及其改进汪培芬【摘要】As a component to realize data nonlinear replacement,S-box plays an important role in the design of AES cipher,and its safety directly affects the safety of the whole cipher.This paper analyzed the design theory of S-box in the AES encryption algorithm and its iteration cycle.It was pointed out that the cycle iterative cycle of S-box,which was far less than 256,was short and defected.Such a defect made the AES subj ect to differential attacks.This paper presented an im-proved scheme and a new S-box whose iteration cycle was expanded to 256 of the entire space with better algorithm security.%在AES密码设计中，S-box作为实现数据非线性置换的组件有重要地位，其安全性直接影响整个密码的安全性。

分析了AES加密算法中S-box的设计原理及其循环迭代周期。

指出S-box循环迭代周期都远远小于256的短周期，使AES存在着差分攻击的可能。

提出了改进方案，并得到新的S-box。

改进的S-box循环迭代周期扩大到256整个空间，提高了算法的安全性。

【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P18-21)【关键词】AES;S-box;循环迭代周期【作者】汪培芬【作者单位】淮安市广播电视大学信息工程系，江苏淮安 223002【正文语种】中文【中图分类】TP301AES（advanced encryption standard，AES）加密算法即密码学中的高级加密标准，代表着最新的编码技术［1］，又称Rijndael加密算法，已在现今社会各个领域中得到广泛应用。

分组密码算法的研究与改进密码学是计算机科学中的一个重要领域，其主要研究内容是如何保证信息的机密性、完整性和可用性。

在密码学中，分组密码算法是其中最为基础和重要的一类算法，其研究和改进对网络和信息安全的保障具有重大意义。

一、分组密码算法基础知识分组密码算法也被称为块密码算法，其将明文按照特定的长度分成若干个块，对每个块进行加密操作，最后得到密文。

在分组密码算法中，加密和解密使用的是同一组密钥，密钥长度通常为64或128位。

分组密码算法可以分为对称加密和非对称加密两类，其中对称加密的加密和解密使用的密钥是相同的，而非对称加密的加密和解密使用的密钥是不同的。

常用的分组密码算法包括DES、AES和Blowfish等，在这些算法中，DES是最早的块密码算法之一，其密钥长度为56位，虽然DES的加密算法经过多次的改进仍然安全可靠，但是由于密钥长度较短，因此易受到暴力破解攻击。

而AES算法是目前最常用的分组密码算法之一，其密钥长度为128位或256位，安全性极高，被广泛应用于保障网络和数据的安全。

二、分组密码算法的改进和发展随着计算技术的不断发展和计算能力的提高，传统的分组密码算法已经逐渐暴露出其安全性的不足。

为了解决这一问题，人们开发了一些新的分组密码算法，在保证安全性的同时，能够提供更好的性能。

其中，一种比较流行的分组密码算法是Rijndael算法，也就是AES算法的前身。

该算法在密钥长度为128位的情况下，理论上最高能安全保护达到256位的数据。

而在加密和解密速度上，Rijndael算法在硬件设备上有着出色的表现，在软件上也有不错的表现。

因此，该算法成为了AES算法的基础之一，也是当今广泛使用的分组密码算法之一。

除了Rijndael算法，还有其他一些分组密码算法的改进版本，比如Serpent算法、Twofish算法、Camellia算法等。

这些算法在不同的应用场景中，有着不同的特点和优势，能够更好地保障安全性和性能。