加载中…[转载]AES加密算法的matlab实现
(2016-11-11 12:27:31)
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不错
原文地址：AES加密算法的matlab实现作者：Koala
最近一直在学习加密算法，上上一个星期学习了RSA公钥密码算法，公式挺简单的，本来想着把RSA算法用FPGA实现的，但是自己实际编码之后，发现FPGA本身自带的加法器，乘法器...都是32位的，那么问题就来了，要是使用1024位的加密算法时，直接运算fpga是吃不消的，也不可能综合的过去，于是网上搜了好几篇论文，用来用FPGA实现的，但是看得好吃力，先放一放了。还是先从简单的入手吧，对称加密算法AES，这个算法加密过程可是比RSA复杂多了，但是他用不到高位的加法器，乘法器，易于用fpga实现，所以就学习了起来。
1.AES的起源
1997年9月，NIST征集AES方案，以替代 DES。
1999年S月，以下5个方案成为最终候选方案:MARS，RCS, RiJndael，Serpent, Twofish。
2000年10月，由比利时的joan Daemen 和Vincent Rijmen提出的算法最终胜出。 Rijndaei读成Rain doll
2.AES的设计原则
能抵抗所有已知的攻击; 在各种平台上易于实现，速度快; 设计简单。
Rijndael是一个分组密码算法，其 分组长度和密钥长度相互独立，都可以 改变。
3.算法流程如下
AES加密过程涉及到4种操作：字节替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）。解密过程分别为对应的逆操作。由于每一步操作都是可逆的，按照相反的顺序进行解密即可恢复明文。加解密中每轮的密钥分别由初始密钥扩展得到。算法中16字节的明文、密文和轮密钥都以一个4x4的矩阵表示。
接下来就加密过程而言分别对上述5种操作进行演示
这里是演示动画（如果下面的视频无效，请单击这里打开）
笔者先从matlab实现AES算法开始，然后再转移到Verilog硬件描述语言中，利用FPGA实现数据流的加密。关于matlab，笔者有一点要吐槽的地方，matlab计算工具本身也是有错误，我在调试AES算法的时候，找了很久才发现不是算法的问题，而是工具问题，matlab的规则有些方面如果不熟悉的话，就会得到错误的计算结果，不如说，在matab的命令输入窗口中输入x=uint8(255);x+5;结果你会得到255。按照正常的理解来的话，x是8位的无符号整数最高表示255，但是如果你加上5后肯定会溢出，但是matlab在是最大值的时候就不溢出，他直接不加了，直接输出最大值。。。
目前只是实现了AES加密的算法，AES解密的算法还没有实现，这周开始实现。代码写了三天，调试了三天，被matlab坑了，我本来写的都对的。。。下面贴一下matlab的加密代码（秘钥128bit）（部分）：
clear all; clc; info='hello i am koala';%明文 [x,y]=size(info);
for i=1:16 info(i)=uint8(info(i)); end clear i; clear x y; for
i=1:16 k(i)=uint8(i+64);%秘钥 end disp('key=') ；str=sprintf('%s',k);
disp(str); %明文组织排列 for i=1:4 for j=1:4
m(j,i)=uint8(info((i-1)*4+j)); end end str=sprintf('ming wen:
%s',m); disp(str); disp(m); %秘钥组织排列 for i=1:4 for j=1:4
key(j,i)=k((i-1)*4+j); end end [keyexp1,rcon]=keyexp(key); %开始运算
s=addk(m,key); for i=1:10 s=sbox(s); s=byterot(s); if(i~=10)
s=mixcol(s); end s=addk(s,keyexp1(:,i*4+1:i*4+4)); end
str=sprintf('mi wen:'); disp(str); disp(s); str=sprintf('x ',s);
disp(str);
下面是运行结果：
解密的过程与加密有些不同，都是一些逆运算。（加密搞定了，解密就好搞了，我花了两个小时就写出来了解密程序）。
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