AES轮运算方法和电路

摘要

本发明AES轮运算方法和电路，利用数据掩蔽和不同S盒电路随机排列来防御功耗分析，在AES流程中，对只涉及位置交换或简单布尔运算的线性运算包括行移位、列混合和轮密钥加法，采用异或操作来进行掩蔽和恢复数据；对非线性运算的S盒，设计出不同电路结构的S盒，这些S盒运算时的功耗曲线各不相同，数据经过S盒时，通过随机选择数据通路上S盒的排列，从而使得AES中S盒运算的功耗随机化。有益效果如下：1)攻击者在数据通路上无法观测到加解密过程的真实数据，同时由于功耗随机化，统计分析密钥也变得非常困难；2)不改变AES的电路结构，算法简洁、容易实现；3)能够以较小的代价大幅度提高AES电路抵御功耗分析攻击的能力。

主权项

一种AES轮运算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1：采用随机数X，对任一128位的明文进行掩蔽；S2：判断掩蔽后的数据是中间轮操作或末轮操作，并暂存所述数据，若判断是中间轮操作时，进行步骤S3a；若判断是末轮操作时，则进行步骤S3b；S3a：对所述随机数X进行扩展运算E，得到E(X)；S4：将所述E(X)、轮密钥及S2暂存的数据同时进行异或，得到进入第一S盒阵列的值；S5：对所述进入第一S盒阵列的值，进行S盒运算，并将经过所述第一S盒阵列运算后输出的数据，与所述随机数X进行异或；S6：对所述S盒运算后输出的数据与所述随机数X进行异或后得到的数据，进行行移位和列混合，并将得到的数据返回至步骤S2；S3b：对步骤S2的数据进入第二S盒阵列，进行S盒运算；S7：将经过所述第二S盒阵列运算后输出的数据，与所述随机数X进行异或；S8：对所述第二S盒运算后输出的数据与所述随机数X进行异或后得到的数据进行行移位，并对所述随机数X进行行移位，得到S(X)；S9：对末轮密钥、所述S盒运算后输出的数据与所述随机数X进行异或后得到的数据进行行移位得到的数据和所述S(X)进行异或，得到最终的密文，其中，所述第一及第二S盒阵列，均由4个分别从N种不同电路结构的S盒中随机选择的S盒构成，N为不小于3的自然数。