Vollständige Implementierung des Advanced Encryption Standards
Der Advanced Encryption Standard (AES) ist ein moderner Verschlüsselungsstandard, der heute in vielen Anwendungen verwendet wird. Er wurde im Jahr 2001 vom National Institute of Standards and Technology (NIST) als Nachfolger des Data Encryption Standard (DES) eingeführt und bietet eine hohe Sicherheit gegenüber kryptographischen Angreifen.
Grundlagen des AES
Der AES ist ein blockweises Verschlüsselungsverfahren, das auf einer Substitution-Permutation-Runde basiert. Das bedeutet, dass jeder Block der Eingabe zuerst mit einem Substitutions- und dann mit einem Permutations-Schritt bearbeitet wird. Der Standard https://casino-vasy.de/ unterstützt drei verschiedene Schlüssellängen: 128, 192 und 256 Bit.
Der AES besteht aus mehreren Runden, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden. Jede Runde enthält ein Substitutions- und ein Permutations-Schritt. Die Anzahl der Runden hängt von der Schlüssellänge ab: mit einem 128-Bit-Schlüssel werden zehn Runden benötigt, mit einem 192-Bit-Schlüssel zwölf Runden und mit einem 256-Bit-Schlüssel vierzehn Runden.
Die Substitution-Permutation-Runde
Die Substitution-Permutation-Runde ist die Basis der AES. Sie besteht aus zwei Schritten: dem Substitutions- und dem Permutations-Schritt.
- Substitutions-Schritt : In diesem Schritt wird jede Byte des Blocks mit einem Substitutions-Matrix multipliziert. Die Substitutions-Matrix enthält eine Vielzahl von Binäroperationen, die den Wert jedes Bytes ändern.
- Permutations-Schritt : Im nächsten Schritt wird der Block durch eine Permutation umgeordnet. Das bedeutet, dass jeder Byte des Blocks in einem anderen Platz landet.
Die Rundenfunktion
Die Rundenfunktion ist ein wichtiger Teil des AES. Sie besteht aus zwei Schritten: dem Substitutions-Schritt und dem Permutations-Schritt.
- Substitutions-Schritt : In diesem Schritt wird jede Byte des Blocks mit einem Substitutions-Matrix multipliziert.
- Permutations-Schritt : Im nächsten Schritt wird der Block durch eine Permutation umgeordnet.
Die Rundenumsetzung
Nachdem die Rundenfunktion ausgeführt wurde, muss der Block wieder in den ursprünglichen Zustand zurückgesetzt werden. Dies geschieht durch die Umkehrung der Substitutions- und Permutations-Schritte.
Implementierung des AES
Es gibt zwei Möglichkeiten, den AES zu implementieren: Hardware-basiert oder Software-basiert.
- Hardware-basierte Implementierung : Eine hardware-basierte Implementierung wird normalerweise in einem FPGA (Field-Programmable Gate Array) oder ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) umgesetzt. Diese Implementierungen sind sehr schnell, aber auch sehr teuer.
- Software-basierte Implementierung : Eine software-basierte Implementierung kann auf jeder Plattform ausgeführt werden, die ein x86-Prozessor unterstützt. Diese Implementierungen sind jedoch langsamer als ihre hardware-basierten Gegenstücke.
Auswahl der geeigneten Implementierung
Bei der Wahl einer Implementierung sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:
- Sicherheit : Die Implementierung sollte sicher sein und keine Schwachstellen aufweisen.
- Leistung : Die Implementierung sollte schnell sein, um die Verschlüsselung in Echtzeit durchführen zu können.
- Plattformunabhängigkeit : Die Implementierung sollte plattformunabhängig sein, um auf jeder Plattform ausgeführt werden zu können.
Schlussfolgerungen
In diesem Artikel wurde dargelegt, wie der Advanced Encryption Standard implementiert wird. Es wurden die Grundlagen des AES, die Substitution-Permutation-Runde und die Rundenfunktion erläutert. Außerdem wurde die Wahl einer Implementierung diskutiert und es wurden die Faktoren Sicherheit, Leistung und Plattformunabhängigkeit genannt.
Bibliographie
- "Advanced Encryption Standard" (AES), National Institute of Standards and Technology (NIST)
- "AES: The Advanced Encryption Standard", M. Dworkin
- "Implementierung des AES auf einem FPGA", T. Wenzel
Es ist wichtig zu beachten, dass die Implementierung des AES ein komplexes Thema ist und spezifische Kenntnisse in Kryptographie und Software-Entwicklung voraussetzt. Bei der Implementierung sollten daher erfahrene Entwickler beauftragt werden.
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