CTCS-3中AES算法研究與軟件實(shí)現(xiàn).pdf

1、CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)（Chinese Train Control System-3）是《鐵路科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中具有全局性、戰(zhàn)略性、前瞻性的十項(xiàng)重大專項(xiàng)之一，是提高中國鐵路運(yùn)輸能力的保障。CTCS-3系統(tǒng)安全通信的關(guān)鍵因素之一是所采用的DES算法的安全性能。但是DES算法存在在弱密鑰等方面的安全隱患而AES算法在安全性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于DES算法，因此采用AES算法代替DES算法保障CTCS-3安全通信就顯得非常必要。 首先，本

2、文概要地介紹了CTCS-3安全通信，分析總結(jié)了CTCS-3傳輸網(wǎng)絡(luò)以及自身的安全隱患，指出DES算法的安全性是保障CTCS-3系統(tǒng)安全的重要條件之一。對(duì)比DES算法，論述了AES算法的優(yōu)越性以及研究CTCS-3系統(tǒng)中AES的意義。 其次，在介紹AES算法基本原理的基礎(chǔ)上，主要討論AES優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案。本章描述所采用的軟件實(shí)現(xiàn)的模塊圖。基于加密解密模塊的相關(guān)性，采用AES加密、解密模塊集成共用，降低實(shí)現(xiàn)成本。同時(shí)采用AES對(duì)偶密碼等

3、效實(shí)現(xiàn)方法和結(jié)合基于GF（22）求GF（28）元素逆的有限域擴(kuò)張思想所改進(jìn)的SubByte變換，降低了AES算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。本文還討論在有限域上求逆的3種不同方法及其適用范圍以及有限同構(gòu)域間映射關(guān)系的求法。 最后，討論了AES S盒的馬爾可夫性，指出S盒迭代循環(huán)周期較短的缺點(diǎn)。介紹了兩種求迭代循環(huán)周期為256的AES S盒：窮舉法和簡易求法優(yōu)缺點(diǎn)。簡易求法采用交換真值表部分元素位置，設(shè)計(jì)循環(huán)迭代周期為256的新AES S盒。結(jié)合