[发明专利]一种适用于无线传感器网络AES加密的低开销快速轮加密装置及方法

摘要

本发明公开了一种适用于无线传感器网络AES加密的低开销快速轮加密装置和方法。在无线传感器网络中，由于信道暴露，必须对传输的数据进行加密等安全操作保证传输数据的安全。AES安全性高，被很多无线传感器网络协议指定为其MAC层或DLSL层安全传输加密算法。但与此同时，AES加密的计算量也很大，对资源受限的无线传感器网络节点造成不小压力。本发明基于查表法，对表结构进行优化，同时对每轮轮加密的输入进行预处理，从而提高了轮加密的速度，并降低了传统查表法AES实现中的庞大存储开销。

主权项

一种适用于无线传感器网络AES加密的低开销快速轮加密装置，其特征在于，所述装置包括替换‑乘法器、字节提取器、字生成器和轮加密运算器；所述的替换‑乘法器对输入状态矩阵Statej中的每个元素ai，生成半字结果集合{SH21(ai)}，其中j为加密轮次，j＝0,1,…,11，i为矩阵中元素序号，i＝0,1,…,15；所述的半字结果集合{SH21(ai)}包含16个半字结果SH21(ai)，SH21(ai)表示ai的S盒查找结果SB(ai)分别与2和1进行伽罗华域GF(28)乘法所得结果SB2(ai)和SB1(ai)排列成的半字结果，其中，21表示SB2(ai)在半字结果的高字节，SB1(ai)在半字结果的低字节，下标H表示为半字结果，下标B表示为字节结果；所述的字节提取器对替换‑乘法器的半字结果集合中的每个元素提取字节结果集合{SB(ai)}；所述的字节结果集合{SB(ai)}包含16个字节结果SB2(ai)和16个字节结果SB1(ai)；所述的字生成器用替换‑乘法器的半字结果和字节提取器的字节结果按要求生成相应的字结果集合{SW(ai)}；所述的字结果集合{SW(ai)}包含4个字结果SW3112(ai)，i＝0,4,8,12、4个字结果SW1123(ai)，i＝1,5,9,13、4个字结果SW1231(ai)，i＝2,6,10,14和4个字结果SW2311(ai)，i＝3,7,11,15，其中下标W表示为字结果，它们都是由1个SB(ai)与3进行GF(28)乘法所得结果SB3(ai)、1个SB2(ai)和2个SB1(ai)排列构成的字结果，3112、1123、1231和2311表示字内各个字节的排列顺序；所述的轮加密运算器根据不同轮的要求用Statej、字节结果和字结果与密钥Keyj进行相应运算后生成新状态Statej+1：Statej+1=a0a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11a12a13a14a15⊕Keyj,j=0SW3112(a0)⊕SW1123(a5)⊕SW1231(a10)⊕SW2311(a15)SW3112(a4)⊕SW1123(a9)⊕SW1231(a14)⊕SW2311(a3)SW3112(a8)⊕SW1123(a13)⊕SW1231(a2)⊕SW2311(a7)SW3112(a12)⊕SW1123(a1)⊕SW1231(a6)⊕SW2311(a11)⊕Keyj,j=1,2,...,9S1(a0)S1(a5)S1(a10)S1(a15)S1(a4)S1(a9)S1(a14)S1(a3)S1(a8)S1(a13)S1(a2)S1(a7)S1(a12)S1(a1)S1(a6)S1(a11)⊕Keyj,j=10]]>