摘 要

随着通讯、网络技术和计算机技术的发展，各种形式的数字化信息技术已经逐渐成为现代社会日常生活中不可或缺的一部分。在享受数字化信息技术给日常生产生活带来的便捷和高效时，数据泄漏带来的安全性问题也日益突出。随着个人与社会对信息安全的重视，国家也开始将信息安全列入日程。信息安全技术中最为基础和核心的就是加密技术。

本文主要研究的内容有：

1、分析AES加密算法的核心思想和本质，深入研究各加密步骤，探究不同的实现方法；

2、尝试通过分析各步骤的特性，对其中一些步骤进行拆分重组来减少在加密流程中所需要的计算；

3、实现一个基于AES加解密的网络通讯加密插件系统，旨在为基础网络通讯提供必要的加密保护。

关键字：AES； 加密； 网络通讯

Abstract

When the Information Technology and Computer Science are developing, various digital communication has already become an essential part of our daily life. The convenience and efficiency brought by digital technology are coming with the continuedly growing risk of data leaking. Both society and individuals are highlighting the importance of information security. The government, facing this situation, also places it into an important position. As one of the most essential information security technology, encryption techniques plays an important role in modern life.

This paper is mainly study on these contents:

1 Analyze the AES encryption techniques, focusing on the core and the essential part of it. Study different process of AES and analyze different way of realizing it;

2 Try to regroup some process part of AES to simplify the compute by analyzing the character of every process part;

2 Realize a network communication encryption system based on AES to provide basic information security through encryption.

Key Words: AES；encryption；network communication

目录

1绪论 1

1.1加密算法的研究意义与研究背景 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 研究现状 2

1.2.1 AES算法的诞生原因与基本诉求 2

1.2.2对AES算法的简化与改进 2

1.2.3 HTTP与HTTPS协议的利与弊 3

1.3研究内容及技术路线 4

1.3.1研究基本内容 4

1.3.2开发技术路线 4

1.4本文组织结构 4

2.AES算法实现的改进 6

2.1 AES算法流程 6

2.1.1 流程分析 6

2.1.2 AES的密钥扩展 8

2.1.3 各步骤的数学特性分析 9

2.2 AES算法实现的改进 10

2.2.1 改进思路与理由 10

2.2.2 改进实现的简单数学分析 10

2.2.3 改进的实现思路 11

2.6本章小结 12

3 基于改进AES算法实现的网络通讯加密 13

3.1系统分析 13

3.1.1 网络通讯加密的必要性与限制 13

3.1.2 加密模型与方案设计 14

3.1.3 密钥管理方案设计与算法介绍 16

3.2系统实现 18

3.2.1 系统技术栈 18

3.2.2 密钥管理的实现 19

3.2.3 对AES算法的实现 20

3.2.4对http协议接口的集成与模块化 22

3.2.5 引入WebWorker技术 23

3.2系统应用场景 24

3.2.1 场景分析 24

3.2.2 加密算法前端化的优势与不足 25

3.4本章小结 25

4网络通讯加密原型系统的验证 26

4.1网络通讯加密系统期望 26

4.2网络通讯加密系统表现分析 26

4.2.1 应用表现 26

4.2.2 分析 29

5总结 31

5.1总结 31

5.2改进 31

参考文献 32

致 谢 34

第1章 绪论

1.1加密算法的研究意义与研究背景

1.1.1研究背景

在通讯、网络技术和计算机技术高度发展的今天，各种形式的数字化信息技术已经成为日常生活中不可或缺的一部分。数据泄露带来的风险，也随着现代社会越来越依赖信息通讯技术而变得日益显著。随着个人与社会对信息安全的重视，国家也开始将信息安全列入日程，而在信息安全技术中最为基础和核心的就是加密技术。

AES算法是高级加密标准的简称，其实质是世纪初提出的Rijndael标准，后被NIST选为新的加密标准。AES是一种分组加密算法，他的分组长度和密钥长度一致，可以被选为128位，191位或者是256位，不同的密钥长度下，其加密轮数也不一样。一般一轮AES加密由四个不同阶段组成：字节替换、列混淆、行移位和轮密钥加。AES算法作为目前正在使用的高级加密标准，在商业、科技等领域被广泛的应用着。针对不同应用场景下的特殊要求，AES算法的改进方法也在不断的被提出。

而在AES的应用方面，各种新的应用方式以及相关针对性的改进也被陆续的提出来。其中，网络通信方面是AES应用的热门方向。在如今信息技术高度发达的社会中，信息安全是现代社会不可忽视的一个议题，虽然HTTPS协议在应用层上为生产生活提供了一个可校验并加密的安全协议，但是对于现存的大量HTTP协议来说，运行在这些协议上的服务和应用仍然面临着巨大的信息安全挑战。目前网络通讯安全所需要面对的问题具体有：如何在HTTP转向HTTPS的空档期中保证数据安全，对一些次级安全目标如何加密等。

1.1.2 研究意义