该资源提供了使用MATLAB语言实现AES(高级加密标准)加密、解密以及基于AES的CMAC消息认证代码算法的完整示例程序和详细注释。其中包括了详细的AES加密与解密过程,便于学习与研究。
AES(高级加密标准)是一种广泛应用的块加密技术,为各种场景下的数据保护提供了强有力的保障。MATLAB作为一种强大的数学计算与编程环境,同样可以用来实现AES加解密算法。在MATLAB中实现AES主要包括以下几个核心概念和技术:
1. **AES算法原理**:AES是一种迭代式密码学方法,通过一系列替换和置换操作对明文进行加密处理。它有三种不同的密钥长度(128位、192位和256位),每种长度对应着不同数量的轮数(分别为10轮、12轮和14轮)。每一论都包括字节替代(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混淆(MixColumns)以及添加轮密钥(AddRoundKey)四个步骤。
2. **AES加解密过程**:
- **加密**:明文被分割成128位的数据块,然后与初始轮密钥进行异或操作。接下来执行N论的加密处理,每一轮包含上述提到的四种变换。
- **解密**:解密的过程大致相反,在逆向顺序应用字节替代和行移位的同时,并在最后一轮中省略列混淆步骤。
3. **CMAC(基于密码的消息认证码)**:CMAC是一种利用AES加密生成消息认证值的方法,确保数据的完整性和来源合法性。要在MATLAB实现这个算法,则需要先对原始信息进行预处理,随后通过特定格式的信息块结合AES加密来计算MAC值。
4. **MATLAB源代码实现**:在MATLAB中使用内置函数或自定义实现来完成AES加解密和CMAC的步骤通常包括:
- 密钥扩展:根据AES所使用的密钥长度,利用Rijndael Key Schedule算法生成所有轮次所需的加密密钥。
- 明文处理:将明文转换为128位二进制数组,并在必要时进行填充以满足块大小的要求。
- 加解密函数编写:创建用于执行AES加解密过程的MATLAB函数,可以利用内置库或自定义算法实现这些功能。
- CMAC计算:构建CMAC输入消息格式并结合AES加密结果生成MAC值。
5. **MATLAB代码结构**:通常会包含多个文件以支持上述操作,例如主调用函数以及专门处理加解密和CMAC的辅助函数。每个函数内部可能包含了密钥扩展、明文预处理等步骤的具体实现细节。
6. **注意事项**:在使用MATLAB进行AES加密时,需特别注意数据类型与位运算的准确性,并确保安全存储及传输密钥信息。此外,尽管MATLAB支持多种加解密算法,但其性能可能不如专用库高效,在大规模数据处理中应考虑效率问题。
提供的源代码文件详细展示了如何在MATLAB环境中实现AES加密和CMAC计算的具体方法。通过分析与运行这些代码片段可以更深入地理解相关技术的工作机制,并了解怎样实际应用MATLAB进行安全操作。这对于提升密码学及信息安全方面的知识具有重要意义。