用于文档加密的Rijndael算法研究

论文摘要

随着计算机技术和通信技术的快速发展,电子文档的安全存储、安全处理、安全传输显得越来越重要。对电子文档保护的重要手段之一就是加密,将信息以密文的形式存储和传输,从而达到安全保密的目的。本文分析了分组密码简捷、快速、易于标准化的优点,阐述了分组密码的设计安全性原则、迭代结构和参数选取的依据。重点研究了分组密码的一种经典算法一Rijndael算法。提出了一种用于软件加密的Rijndael优化算法,将原来的轮函数由四步简化为两步,用查表的方式代替原来有限域上的多个复杂运算,并且在理论上证明了其可行性。然后,给出了一个文档加密系统的具体设计方案。根据文档加密数据量大和速度快等特点,对比了多种加密算法,选择了优化的Rijndael算法作为文档加密系统的核心算法。同时,在该系统中分析了算法的工作模式,提出了一种用于文档加密的密钥保护方案。最后,在文档加密系统中,分别测试了原来的Rijndael算法和优化的Rijndael算法,验证了优化的Rijndael算法具有更快的加解密速度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 分组密码的发展现状
• 1.3 本文章节安排
• 第二章 分组密码设计理论
• 2.1 分组密码设计的基本原则
• 2.1.1 安全性原则
• 2.1.2 实现性原则
• 2.2 分组密码的数学模型
• 2.3 迭代分组密码结构
• 2.3.1 Feistel结构
• 2.3.2 SP结构
• 2.4 分组密码参数选取
• 2.4.1 密钥长度
• 2.4.2 迭代次数
• 2.4.3 轮变换基本操作
• 2.5 小结
• 第三章 Rijndael算法研究
• 3.1 Rijndael算法数学原理
• 3.1.1 有限域
• 8）'>3.1.2 GF（2⁸）
• 3.2 Rijndael算法描述
• 3.2.1 状态、种子密钥和轮数
• 3.2.2 轮变换
• 3.2.3 密钥扩展
• 3.2.4 加密过程
• 3.2.5 解密过程
• 3.3 Rijndael算法优化
• 3.3.1 状态与扩展密钥的存放
• 3.3.2 字节代换及其逆变换的优化
• 3.3.3 列混合变换及其逆变换的优化
• 3.3.4 轮函数简化与合并
• 3.4 小结
• 第四章 Rijndael算法安全性分析
• 4.1 无条件安全性和计算安全性
• 4.2 攻击分类
• 4.3 常见的分析方法
• 4.3.1 穷举攻击
• 4.3.2 不可能差分密码分析
• 4.3.3 差分-线性密码分析
• 4.3.4 Square攻击
• 4.4 小结
• 第五章 文档加密
• 5.1 文档加密介绍
• 5.1.1 文档加密的含义
• 5.1.2 文档加密需求分析
• 5.1.3 即时性与透明性
• 5.1.4 文档加密系统
• 5.2 核心算法选择
• 5.3 Rijndael算法工作模式
• 5.4 密钥管理
• 5.5 优化的Rijndael算法实现
• 5.5.1 标准算法加解密过程
• 5.5.2 优化算法加解密过程
• 5.5.3 加解密实现
• 5.6 实验与分析
• 5.7 小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献