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《湖北师范大学》 2018年
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面向单片机及嵌入式系统的加密算法研究

周炳  
【摘要】:随着网络技术和通信技术的迅速发展,现代社会正朝着信息化社会快速转型。单片机及嵌入式系统自问世以来就得到了社会各界广泛的关注,现如今它早已全面渗透到了人们的日常工作和生活中。在单片机及嵌入式系统中,信息的传递是非常频繁的,这其中甚至不乏很多机密信息。正因为如此,信息传递的安全问题才越发凸显得重要。加密算法是解决上述难题的有效方法,对所需要传递的信息进行加密处理,将其转换成密文并传递出去。除了信息传递的接收者,即便外界非法入侵截取了密文,得到的也只是一些毫无意义的乱码。加密算法有很多种,它们所适应的场所一般都不尽相同。本文加密面向的对象是单片机及嵌入式系统,那么首先就得寻找适应性高的算法。从算法的加密过程、实现难易以及安全性等方面综合考虑,本文最终选取的是AES算法。但标准的AES算法并非就是完美的,它自身也存在着不足,对其作出改进然后应用到单片机系统当中,这是本文研究的重点内容。本文分别从AES算法的种子密钥扩展、加解密结构以及S盒三个方面作出了改进。原种子密钥扩展算法存在着前后轮密钥关联性过强、易推导,密钥安全性不足的缺点,本文针对性地提出了三种优化方案;在算法结构上加密解密轮变换顺序不一致给算法的实现带来了很大的不便,通过理论分析可行,调整交换了轮变换顺序,使得加解密轮变换顺序保持了一致,并且合并了轮变换中的两步操作,优化了算法结构;标准算法S盒存在着仿射变换周期、迭代输出周期、代数表达式项数过短的不足,笔者提出了一种新S盒的构造,经测试证明新S盒在性能上优于原S盒。最后,将标准AES算法和密钥扩展优化方案三中改进后的算法在Proteus软件中进行仿真,测试改进前后算法的性能。仿真结果证实了改进后AES算法性能的提升,验证了本文研究的理论成果。
【学位授予单位】:湖北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP368.1;TP309.7

【参考文献】
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