基于AES加解密算法交互式电子技术手册系统的设计与实现

发布时间：2020-07-17 14:39

【摘要】：随着舰船上各种装备变得越来越复杂,军方在训练和装备保障过程中对技术手册提出的要求则越来越高。装备保障技术手册需要更快地制作和发布,与此同时技术手册必须具有快速查阅、信息检索定位、故障隔离定位等功能,可以保证装备在日常使用、维护、保障方面及时有力。与传统的技术手册相比较,交互式电子技术手册(Interactive Electronic Technical Manual,IETM)可以降低装备保障费用,提高用户工作效率,日后必将得到广泛应用。本文针对我国交互式电子技术手册的实际需求,综合利用了AES加解密算法,设计并实现了一个可以具有多平台加解密的交互式电子技术手册的系统。此系统由PC端和Android端两个模块构成,在PC端上利用AES算法加密数据文件,然后在Android端上解密数据文件,保证数据文件的安全性。本文主要工作如下:1.根据中国船舶工业某研究院的实际需求和现场调研,对交互式电子技术手册系统的总体需求进行了全面分析。根据交互式电子技术手册系统的功能需求、性能需求以及S1000D装备技术资料信息化标准,设计了系统总体方案。系统主要由出版发布模块和运行管理模块两部分组成,出版发布模块设计在PC端,运行管理模块设计在平板端,实现了多平台应用。2.对系统进行了详细设计。出版发布模块能够解析、校验符合S1000D标准的装备数据分发包DDN。包括项目管理、数据包管理、基本信息编辑、样式编辑、标签设置、授权管理、出版发布等功能。运行管理模块是基于技术信息交互技术的装备维修辅助模块。包括用户管理、技术资料内容导航与检索、图形和多媒体显示和控制、备注、多媒体课件学习与知识测验、工作计划辅助编排与管理、履历信息记录等功能。运行管理模块是交付用户的最终产品,适用于Android平台的触控式平板。3.开发并实现了数据分发包DDN,利用AES算法强度高,速度快的特点在PC端加密,在Android端解密,并且做出针对性的算法改进。首先固定AES-CBC模式下的初始化向量,然后使用多线程技术并且减少明文和密文之间的相关性,提高大文件的加解密速度以及数据的安全性。系统已在中国船舶工业某研究院成功应用,受到研究院的广泛好评。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U674.707;TP311.52
【图文】：

循环左移,互相结合,行都,状态矩阵

左移1个字节，第三行循环左移2个字节，第四行循环左移3个字节。这样行移位的每一行都是由原先输入矩阵中的每个不同列中的元素组成，最后每一列的线性距离是4字节的倍数。实现过程如图2-2所示。图2-2 行移位Fig.2-2 Shift Row步骤3：列混合（Mix Column）。将状态矩阵每一列和系数矩阵相乘，经过线性变换再互相结合。列混合如图2-3所示。图2-3 列混合Fig.2-3 Mix Column

基于AES加解密算法交互式电子技术手册系统的设计与实现

列混合Fig.2-3MixColumn

流程图,步骤,流程图,轮密钥

北京工业大学工程硕士专业学位论文步骤4：轮密钥加（Add Round Key）。轮密钥与明文（状态）按比特异密钥与初始明文均是用户自己设置，轮密钥并不改变矩阵大小，实际上文与密钥的字节逐一相加。通过扩展密钥使得密钥复杂化，以及上述三复杂化，进一步确保了该算法的安全性。解密过程与加密过程类似，是对原来过程的逆变换，整个步骤流程图如图。由文献[24]可知，通过改变AES算法结构使得加密和解密存在可重复元再用硬件实现。在本系统中，加密在PC机上，解密在Android平板端平台上虽然语言不一致，但是也存在着可重复单元，设计思路基本一致化了算法设计过程，也方便后期进行系统维护。

【参考文献】