在ARM微處理器上實現(xiàn)Rijndael加密算法
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引 言
2000年10月2日，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局NIST宣布，比利時密碼學(xué)家Joat Daemen和Vincent Rijmen設(shè)計的“RijndaeI算法”以安全性好、運算速度快、存儲要求低、靈活性強最終當(dāng)選AES。該算法對目前的各種威脅是免疫的。這標(biāo)志著信息技術(shù)有了新的安全工具，為計算機網(wǎng)絡(luò)和電子商務(wù)的發(fā)展提供了強有力的保障。
在當(dāng)前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC時代，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)文化藝術(shù)以及人們的日常生活等方方面面中，成為目前最熱門的技術(shù)之一。
本文使用北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司研制的UP-NETARM300嵌入式開發(fā)板，在ARM SDT 2.51集成開發(fā)環(huán)境下，建立基于μC／OS-Il操作系統(tǒng)的工程文件，分別調(diào)用ARM匯編程序和C程序在嵌入式微處理器上實現(xiàn)了Rijndael算法，并比較了兩者的效率。下面以分組長度和密鑰長度都是128位為例，介紹調(diào)用ARM匯編程序?qū)崿F(xiàn)加密算法的過程。本實現(xiàn)算法可以將密鑰長度擴展
到192位或256位。
1 Rijndael加密算法簡介
1．1 算法流程結(jié)構(gòu)
Rijndael加密算法的128位輸入分組用以字節(jié)為單位的正方形矩陣描述。該數(shù)組被復(fù)制到State數(shù)組。加密過程分為四個階段：密鑰擴展、輪密鑰加、Nr-1(對應(yīng)128、192、256位密鑰長度，Nr分別為10、12、14)輪變換及最后一輪變換。輪變換包括字節(jié)代換、行移位、列混淆和輪密鑰加四個過程，最后一輪變換包括字節(jié)代換、行移位和輪密鑰加三個過程。用偽C代碼表示如下：
Rijndael (State, CipherKey) {
KeyExpansion (CipherKey, ExpandKey); //密鑰擴展
AddRoundKey (State, RoundKey); //輪密鑰加
For (i=1;i<Nr;i++)
Round (State, ExpandKey+4*i); //輪變換
FinalRound (State, ExpandKey+4 * Nr); //最后一輪變換}
Round (State, RoundKey){ //輪變換
SubByte (State); //字節(jié)代換
ShiftRow(State); //行移位
MixColumn(State); //列混淆
AddRoundKey(State, RoundKey); 輪密鑰加
FinalRound(State, RoundKey) { //最后一輪變換
SubByte(State);
ShiftRow(State);
AddRoundKey(State,RoundKey);
1. 2算法所使用的主要變換
(1)字節(jié)代換SubByte
用一個簡單的查表操作代替了基于矩陣乘法的復(fù)雜仿射變換。Rijndael定義了一個16
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