学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

CTCS-3中AES算法研究与软件实现

作　者: 余亲
导　师: 张小津
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 中国列控系统-第3级 高级加密标准 S盒 拉格朗日差值公式 马尔可夫性
分类号: TP301.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 79次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


CTCS-3级列控系统(Chinese Train Control System-3)是《铁路科技发展“十一五”规划》中具有全局性、战略性、前瞻性的十项重大专项之一,是提高中国铁路运输能力的保障。CTCS-3系统安全通信的关键因素之一是所采用的DES算法的安全性能。但是DES算法存在在弱密钥等方面的安全隐患而AES算法在安全性上远远优于DES算法,因此采用AES算法代替DES算法保障CTCS-3安全通信就显得非常必要。首先,本文概要地介绍了CTCS-3安全通信,分析总结了CTCS-3传输网络以及自身的安全隐患,指出DES算法的安全性是保障CTCS-3系统安全的重要条件之一。对比DES算法,论述了AES算法的优越性以及研究CTCS-3系统中AES的意义。其次,在介绍AES算法基本原理的基础上,主要讨论AES优化实现方案。本章描述所采用的软件实现的模块图。基于加密解密模块的相关性,采用AES加密、解密模块集成共用,降低实现成本。同时采用AES对偶密码等效实现方法和结合基于GF(2~2)求GF(2~8)元素逆的有限域扩张思想所改进的SubByte变换,降低了AES算法实现复杂度。本文还讨论在有限域上求逆的3种不同方法及其适用范围以及有限同构域间映射关系的求法。最后,讨论了AES S盒的马尔可夫性,指出S盒迭代循环周期较短的缺点。介绍了两种求迭代循环周期为256的AES S盒:穷举法和简易求法优缺点。简易求法采用交换真值表部分元素位置,设计循环迭代周期为256的新AES S盒。结合有限域GF(2~8)上的性质,简化拉格朗日差值公式,进而更快速而准确地求出优化后S盒的代数表达式。对优化后的S盒进行雪崩测试和差分测试验证优化后的S盒密码特性没有改变。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-17
  1.1 CTCS-3数据传输网络(GSM-R)安全性分析  10-11
  1.2 CTCS-3系统安全协议栈介绍  11-14
    1.2.1 SAI之间安全通信的建立过程  11-13
    1.2.2 安全数据的传输过程  13-14
    1.2.3 安全连接的解除过程  14
  1.3 CTCS-3系统通信安全性分析  14-15
  1.4 AES算法与DES算法比较  15
  1.5 本论文研究内容和目的  15-17
2 AES算法原理介绍  17-23
  2.1 AES算法简介  17
  2.2 AES算法详细描述  17-23
    2.2.1 轮变换Round  18-21
    2.2.2 AddRoundKey  21
    2.2.3 KeyExpansion密钥扩展  21-23
3 AES算法优化实现研究  23-51
  3.1 AES算法软件实现模块图  23-25
  3.2 AES加密、解密集成共用  25-28
    3.2.1 SubBytes和InvSubBytes联合实现  25-27
    3.2.2 MixColumns和InvMixColumns  27-28
    3.2.3 KeyExpansion和InvKeyExpansion  28
  3.3 AES等效变换实现研究  28-49
    3.3.1 有限域上求逆问题研究  28-33
    3.3.2 基于不可约多项式有限域上运算及算法实现  33-38
    3.3.3 同构有限域映射介绍及算法实现  38-40
    3.3.4 有限域扩张思想求GF(2~8)的逆举例  40-44
    3.3.5 AES对偶密码介绍与应用  44-46
    3.3.6 基于AES对偶密码、有限域扩张思想求逆SubBytes设计  46-49
  3.4 AES算法实现的优化改进方案  49-50
  3.5 小结  50-51
4 AES S盒分析与优化  51-62
  4.1 "AES S盒短循环迭代周期"问题提出  51-52
  4.2 迭代循环周期为256的S盒穷举法求解  52-54
  4.3 迭代循环周期为256的S盒简易求法。  54-61
    4.3.1 简化的拉格朗日插值公式S盒代数表达式求法  54-57
    4.3.2 AES算法S盒简易求法举例  57-58
    4.3.3 优化后拉格朗日S盒密码特性分析  58-61
  4.4 小结  61-62
5 结论  62-64
  5.1 论文的主要工作与总结  62-63
  5.2 进一步的研究和展望  63-64
参考文献  64-66
附录A  66-67
附录B  67-69
作者简历  69-71
学位论文数据集  71

相似论文

  1. 大肠杆菌和沙门氏菌定量检测方法的建立和试剂盒的研制,S154.3
  2. 企鹅珍珠贝Cd-MT酶联免疫检测方法的建立及试剂盒的初步研制,X835
  3. 红火蚁(膜翅目：蚁科)监测盒研制及其在集装箱检疫中的应用,S41-30
  4. 面向数字电视的高清互动展示系统的研究和实现,TN949.197
  5. 可重复使用的骨生长检测盒的动物体内实验,R329
  6. 基于SHA和AES算法的AHB总线监视器设计,TP309.7
  7. 基于固态硬盘加密方法的研究,TP309.7
  8. IPTV机顶盒关键技术研究与实现,TN948.55
  9. 综合分形盒维数和三阶循环累积量的频谱感知算法研究,TN925
  10. 有线数字电视机顶盒设计与实现,TN948.55
  11. 数字家庭媒体系统设计与实现,TP311.52
  12. 基于VTK的混凝土CT图像可视化技术研究与实现,TP391.41
  13. 面向机顶盒的P2P流媒体音频播放系统研究,TN948.55
  14. 家蚕三磷酸腺苷结合盒转运子的鉴定及部分成员的克隆与功能分析,S881
  15. 违禁药物残留微阵列检测试剂盒的开发,S859.84
  16. 禾谷镰刀菌产孢转录因子Fghtf1所调控相关基因的筛选和功能分析,S435.12
  17. N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶试剂盒制备及其临床应用研究,R587.1
  18. ATP结合盒转运蛋白A1基因R219K多态性在新疆维汉民族中的分布特征及与冠心病和血脂的相关研究,R541.4
  19. 白细胞介素18下调泡沫细胞ABCA1的表达及其机制,R363
  20. 基于网络存储器和机顶盒的家庭多媒体系统,TP393.02
  21. 基于最小包围盒及自适应聚类的三维R~*-树索引结构,TP311.12

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 理论、方法 > 算法理论
© 2012 www.xueweilunwen.com