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您了解AES算法吗?——《电子技术应用》优秀论文集锦

2018/9/18 17:23:00

    高级加密标准(AES,Advanced Encryption Standard)为最常见的对称加密算法。微信小程序加密传输就是用这个加密算法的。

    AES在密码学中又称Rijndael加密法,是美国联邦政府采用的一种区块加密标准,这个标准用来替代原先的DES,已经被多方分析且广为全世界所使用。

 AES与Rijndael加密法

    我们知道数据加密标准(Data Encryption Standard: DES)的密钥长度是56比特,因此算法的理论安全强度是256。但二十世纪中后期正是计算机飞速发展的阶段,元器件制造工艺的进步使得计算机的处理能力越来越强,DES将不能提供足够的安全性。1997年1月2号,美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology: NIST)宣布希望征集高级加密标准AES,用以取代DES。

    AES得到了全世界很多密码工作者的响应,先后有很多人提交了自己设计的算法。最终有5个候选算法进入最后一轮:Rijndael,Serpent,Twofish,RC6和MARS,下图分别为其中的5位作者。最终经过安全性分析、软硬件性能评估等严格的步骤,Rijndael算法获胜。高级加密标准由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197,并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年,高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

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    《电子技术应用》近年来刊登了一系列与AES算法相关的技术文章,小编整理于此,以餮读者、作者。欢迎大家推广引用!


 1、基于主成分分析的AES算法相关功耗分析攻击

摘要:针对相关功耗分析攻击中,当功耗曲线的功耗采样点较多时攻击速度缓慢的问题,引入了基于主成分分析的预处理方法。利用主成分分析对功耗曲线进行预处理,提取功耗信息中的主成分,抛弃次要成分,将功耗数据降维,达到减少数据分析量的目的,从而提高攻击效率。以高级加密标准为研究对象,对基于主成分分析的相关功耗分析攻击进行了研究。引入主成分分析的相关功耗分析攻击与经典相关功耗分析攻击的对比实验结果表明:基于主成分分析的预处理将功耗曲线中相关性高于0.2的信息集中到前67号的主成分中,有效地将实际分析功耗点的数量降低至经典相关功耗分析的大约1/4。

全文链接:http://www.chinaaet.com/article/3000011495

中文引用格式: 蔡琛,陈运,万武南,等. 基于主成分分析的AES算法相关功耗分析攻击[J].电子技术应用,2015,41(8):101-105.
英文引用格式: Cai Chen,Chen Yun,Wan Wunan,et al. Correlation power analysis for AES based-on principal component analysis[J].Application of Electronic Technique,2015,41(8):101-105.

 

2、一种基于CPUID和AES算法的STM32固件升级方案

摘要: 针对STM32系统固件升级时使用同一个文件易被非法复制使用的缺陷,提出并实现了一种一个STM32芯片使用一个唯一升级文件的固件升级方案。升级固件时,由服务器为不同的STM32芯片生成不同的bin文件,该bin文件是以STM32的CPUID为密钥,应用AES算法加密原始bin文件得到的。升级时STM32以自身的CPUID作为密钥对文件解密,如果作为解密密钥的CPUID和作为加密密钥的CPUID不同,则解密出的bin文件不能运行。解密后,再应用IAP技术把新的bin文件写入Flash。实际测试证明,提出的方法可以实现“一片一密”,有效防止了升级程序的非法使用。

全文链接:http://www.chinaaet.com/article/3000005195

中文引用格式:曹欲晓,韩冬,徐金宝.一种基于CPUID和AES算法的STM32固件升级方案[J].电子技术应用,2015,41(03):28-30+34

 

3、一种应用于生物识别领域的AES算法

摘要: 生物识别技术已广受重视,利用AES加密算法对生物识别过程中的特征模板进行加密可以大大提高生物识别技术的安全性。为提高AES加密算法的吞吐率,使其更好地应用于生物识别领域,以FPGA为实现主体,采用串行缓存结构,充分利用FPGA并行处理的特点,成功实现了一种大吞吐量的AES算法。最后在Xilinx的XC7A200T芯片上对算法进行了验证,经计算其理论吞吐量可以达到30.3 Gb/s。

全文链接:http://www.chinaaet.com/article/3000006412

中文引用格式:彭海,高俊雄,王耘波.一种应用于生物识别领域的AES算法[J].电子技术应用,2015,41(04):116-118

 

4、基于内外混合流水线的高吞吐率AES结构

摘要: 提出了一种基于加解密轮内外流水线的、高性能及高吞吐率的128 bit AES算法的硬件实现方法。在此之前人们多采用查找表来实现AES算法中的SubBytes和InvSubBytes转换过程,本设计则仅仅使用了进行复合域运算的组合逻辑单元,硬件面积得以缩小,同时还可以将组合逻辑单元划分为6级次级流水线,轮外和轮内流水线得到更深层次的利用。使用本设计方案,在Altera DE2-115设备上以570 MHz频率实现的加密器可以达到73.562 Gb/s的吞吐率。

全文链接:http://www.chinaaet.com/article/3000006855

中文引用格式:江磊,魏震楠,刘明.基于内外混合流水线的高吞吐率AES结构[J].电子技术应用,2015,41(06):114-117.

 

5、基于汉明码校验的AES数据加密记录器设计
摘要:
以FPGA为硬件设计平台,实现AES数据加密记录器,重点讲述了AES算法的FPGA实现。利用MATLAB软件完成算法的密钥扩展及S盒设计,使其在硬件中的设计简化为查表操作;整体算法的设计采用流水线技术,提高了加密速度。同时,设计了汉明校验码解决由于NAND Flash位翻转经加密后带来的误码扩散的问题,将最后的纠错工作设计在计算机上完成,降低对硬件读数的影响,同时提高了系统的可靠性,该设计具有一定实用价值。

全文链接:http://www.chinaaet.com/article/3000007719

中文引用格式:魏汉明,刘文怡,关咏梅,张彦军,张国佳.基于汉明码校验的AES数据加密记录器设计[J].电子技术应用,2015,41(01):118-121

 

6、基于AES算法的存储测试系统设计

摘要: 为了实现对存储测试系统在某些应用场合中数据保密的需求,提出了一种基于AES算法的数据加密系统设计方案,并完成了系统的算法仿真与硬件设计。系统的硬件以Xilinx公司的FPGA为主要芯片,实现数据采集与加密功能。采用VHDL语言来描述AES算法的硬件实现,对AES加密系统的整体结构和各个子模块进行了仿真与优化。从仿真测试结果看,完全能够满足存储测试系统的加密要求,达到了设计要求。

全文链接:http://www.chinaaet.com/article/3000007861

中文引用格式: 孙汶,朱平. 基于AES算法的存储测试系统设计[J].电子技术应用,2015,41(7):74-76,84.
英文引用格式: Sun Wen,Zhu Ping. Design of storage testing system based on AES algorithm[J].Application of Electronic Technique,2015,41(7):74-76,84.

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