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CTCS-3中AES算法研究与软件实现
| 论文题名： | CTCS-3中AES算法研究与软件实现 |
| 关键词： | 列车运行控制;安全通信;AES算法;传输网络;软件开发;密码特性 |
| 摘要： | CTCS-3级列控系统（Chinese Train Control System-3）是《铁路科技发展“十一五”规划》中具有全局性、战略性、前瞻性的十项重大专项之一，是提高中国铁路运输能力的保障。CTCS-3系统安全通信的关键因素之一是所采用的DES算法的安全性能。但是DES算法存在在弱密钥等方面的安全隐患而AES算法在安全性上远远优于DES算法，因此采用AES算法代替DES算法保障CTCS-3安全通信就显得非常必要。 首先，本文概要地介绍了CTCS-3安全通信，分析总结了CTCS-3传输网络以及自身的安全隐患，指出DES算法的安全性是保障CTCS-3系统安全的重要条件之一。对比DES算法，论述了AES算法的优越性以及研究CTCS-3系统中AES的意义。 其次，在介绍AES算法基本原理的基础上，主要讨论AES优化实现方案。本章描述所采用的软件实现的模块图。基于加密解密模块的相关性，采用AES加密、解密模块集成共用，降低实现成本。同时采用AES对偶密码等效实现方法和结合基于GF（22）求GF（28）元素逆的有限域扩张思想所改进的SubByte变换，降低了AES算法实现复杂度。本文还讨论在有限域上求逆的3种不同方法及其适用范围以及有限同构域间映射关系的求法。 最后，讨论了AES S盒的马尔可夫性，指出S盒迭代循环周期较短的缺点。介绍了两种求迭代循环周期为256的AES S盒：穷举法和简易求法优缺点。简易求法采用交换真值表部分元素位置，设计循环迭代周期为256的新AES S盒。结合有限域GF（28）上的性质，简化拉格朗日差值公式，进而更快速而准确地求出优化后S盒的代数表达式。对优化后的S盒进行雪崩测试和差分测试验证优化后的S盒密码特性没有改变。 |
| 作者： | 余亲 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 张小津 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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