本發(fā)明涉及高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(Advanced Encryption Standard，AES)加解密技術(shù)，尤其涉及一種AES加解密方法和裝置。

背景技術(shù)：

AES算法作為一種對(duì)稱密鑰加密算法，越來越受到人們的關(guān)注，然而在AES算法進(jìn)行加解密時(shí)，通常使用固定密鑰，這樣，就容易為數(shù)據(jù)安全性帶來隱患；目前還沒有針對(duì)AES加解密過程中更換密鑰的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種AES加解密方法和裝置，能夠在不中斷加解密過程的情況下更換密鑰，提高數(shù)據(jù)使用的安全性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種AES加解密方法，包括：

獲取新密鑰，將所述新密鑰添加到下一組待加密數(shù)據(jù)中；利用原有密鑰對(duì)添加有新密鑰的一組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密，并利用所述新密鑰，對(duì)未進(jìn)行AES加密的各組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密；

利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰；利用所述新密鑰對(duì)未進(jìn)行解密的各組待解密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密。

上述方案中，所述待加密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；所述將所述新密鑰添加到下一組待加密數(shù)據(jù)中，包括：在對(duì)應(yīng)的一組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包中添加新密鑰；

所述待解密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包，所述利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰，包括：利用原有密鑰對(duì)每組 待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行AES解密，并對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢測，確定所檢測的每個(gè)數(shù)據(jù)包中是否包含新密鑰。

上述方案中，所述利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰，包括：對(duì)于每組待解密數(shù)據(jù)，所檢測出的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)大于等于設(shè)定閾值時(shí)，獲取所述新密鑰。

上述方案中，所述待加密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；

對(duì)每組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密包括：對(duì)每組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行電碼本ECB模式流水加密或計(jì)數(shù)CTR模式流水加密；

對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水加密包括：針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行第1輪加密邏輯運(yùn)算至第N輪加密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES加密結(jié)果，N大于1；其中，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；

對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水加密包括：在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行第1輪加密邏輯運(yùn)算至第K輪加密邏輯運(yùn)算，得出計(jì)數(shù)加密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)加密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES加密結(jié)果；其中，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用。

上述方案中，所述待解密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；

對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密包括：對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行ECB模式流水解密或CTR模式流水解密；

對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水解密包括：針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行第1輪解密邏輯運(yùn)算至第N輪解密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES解密結(jié)果，N大于1；其中，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；

對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水解密包括：在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行第1輪解密邏輯運(yùn)算至第K輪解密邏輯運(yùn)算， 得出計(jì)數(shù)解密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)解密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES解密結(jié)果；其中，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用。

上述方案中，各組待解密數(shù)據(jù)的解密順序與各組待加密數(shù)據(jù)的加密順序保持一致。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種AES加解密裝置，包括加密端和解密端；其中，

加密端，用于獲取新密鑰，將所述新密鑰添加到下一組待加密數(shù)據(jù)中；利用原有密鑰對(duì)添加有新密鑰的一組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密，并利用所述新密鑰，對(duì)未進(jìn)行AES加密的各組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密；

解密端，用于利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰；利用所述新密鑰對(duì)未進(jìn)行解密的各組待解密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密。

上述方案中，所述待加密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；

所述加密端，具體用于在對(duì)應(yīng)的一組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包中添加新密鑰；

所述待解密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；

所述解密端，具體用于利用原有密鑰對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行AES解密，并對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢測，確定所檢測的每個(gè)數(shù)據(jù)包中是否包含新密鑰。

上述方案中，所述解密端，用于在對(duì)于每組待解密數(shù)據(jù)，所檢測出的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)大于等于設(shè)定閾值時(shí)，獲取所述新密鑰。

上述方案中，所述待加密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；

所述加密端，具體用于對(duì)每組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行ECB模式流水加密或CTR模式流水加密；

所述加密端，用于針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行第1輪加密邏輯運(yùn)算至第N輪加密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES加密結(jié)果，N大于1； 其中，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；

或者，所述加密端，用于在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行第1輪加密邏輯運(yùn)算至第K輪加密邏輯運(yùn)算，得出計(jì)數(shù)加密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)加密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES加密結(jié)果；其中，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用。

上述方案中，所述待解密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；

所述解密端，具體用于對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行ECB模式流水解密或CTR模式流水解密；

所述解密端，用于針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行第1輪解密邏輯運(yùn)算至第N輪解密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES解密結(jié)果，N大于1；其中，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；

或者，所述解密端，用于在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行第1輪解密邏輯運(yùn)算至第K輪解密邏輯運(yùn)算，得出計(jì)數(shù)解密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)解密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES解密結(jié)果；其中，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種AES加解密方法和裝置，獲取新密鑰，將所述新密鑰添加到下一組待加密數(shù)據(jù)中；利用原有密鑰對(duì)添加有新密鑰的一組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密，并利用所述新密鑰，對(duì)未進(jìn)行AES加密的各組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密；利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰；利用所述新密鑰對(duì)未進(jìn)行解密的各組待解密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密。如此，能夠在不中斷加解密過程的情況下更換密鑰，提高數(shù)據(jù)使用的安 全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明AES加解密方法的第一實(shí)施例的流程圖；

圖2為本發(fā)明AES加解密方法的第一實(shí)施例中多輪加密邏輯運(yùn)算的流程框圖；

圖3為本發(fā)明AES加解密方法的第一實(shí)施例中多輪解密邏輯運(yùn)算的流程框圖；

圖4為本發(fā)明AES加解密方法的第二實(shí)施例的流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例AES加解密裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

圖1為本發(fā)明AES加解密方法的第一實(shí)施例的流程圖，如圖1所示，該方法包括：

步驟100：獲取新密鑰，將所述新密鑰添加到下一組待加密數(shù)據(jù)中；利用原有密鑰對(duì)添加有新密鑰的一組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密，并利用所述新密鑰，對(duì)未進(jìn)行AES加密的各組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密。

本步驟中，可以利用加密端實(shí)現(xiàn)AES加密；這里，加密端可以通過硬件、軟件或軟硬件相結(jié)合的方式來進(jìn)行AES加密。

這里，獲取新密鑰包括：生成新密鑰，或者接收來自外部設(shè)備的新密鑰。

在實(shí)際應(yīng)用中，待加密的數(shù)據(jù)包括M組數(shù)據(jù)，M大于1；這里，各組數(shù)據(jù)的加密順序可以預(yù)先設(shè)置。

進(jìn)一步地，待加密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包，在這種情況下，將所述新密鑰添加到下一組待加密數(shù)據(jù)中，包括：在對(duì)應(yīng)的一組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包中添加新密鑰；這里，可以將新密鑰添加在對(duì)應(yīng)的一組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù) 據(jù)包的包頭。另外，每個(gè)數(shù)據(jù)包的包頭攜帶有指示信息，用于指示該數(shù)據(jù)包是對(duì)應(yīng)一組待加密數(shù)據(jù)的第幾個(gè)數(shù)據(jù)包。

本發(fā)明實(shí)施例中，可以在電碼本(Electronic Codebook Book，ECB)模式或計(jì)數(shù)(Counter，CTR)模式下實(shí)現(xiàn)AES加密。本步驟中，對(duì)每組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密包括：對(duì)每組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行ECB模式流水加密或CTR模式流水加密。

具體地，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水加密包括：針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算、第1輪加密邏輯運(yùn)算至第N輪加密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES加密結(jié)果，N大于1；其中，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件互不相同，也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；如此，可以實(shí)現(xiàn)流水線形式的多輪加密邏輯運(yùn)算，加快ECB模式下的AES加密中的計(jì)算過程。

這里，第i輪加密邏輯運(yùn)算包括按順序執(zhí)行的S盒變換(SubBytes)計(jì)算步驟、行移位變換(ShiftRows)計(jì)算步驟、列混合變換(Mixcolumns)計(jì)算步驟和輪密鑰加變換(AddRound密鑰)計(jì)算步驟，i取1至N-1；第N輪加密邏輯運(yùn)算只包括按順序執(zhí)行的S盒變換計(jì)算步驟、行移位變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟。

這里，在對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水加密時(shí)，需要先獲取初始密鑰，將初始密鑰擴(kuò)展為N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰；對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算包括：將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)與所述N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第1個(gè)擴(kuò)展密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算。對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行第i’輪加密邏輯運(yùn)算時(shí)，需要利用所述N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第i’+1個(gè)擴(kuò)展密鑰，i’取1至N。

具體地，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水加密包括：在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)(COUNTER)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算、第1輪加密邏輯運(yùn)算至第K輪加密邏輯運(yùn)算，得出計(jì)數(shù)加密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)加密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES加密結(jié)果；這里，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算 的硬件互不相同，也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；如此，可以實(shí)現(xiàn)流水線形式的多輪加密邏輯運(yùn)算，加快CTR模式下的AES加密中的計(jì)算過程。

這里，第j輪加密邏輯運(yùn)算包括按順序執(zhí)行的S盒變換計(jì)算步驟、行移位變換計(jì)算步驟、列混合變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟，j取1至K-1；第K輪加密邏輯運(yùn)算只包括按順序執(zhí)行的S盒變換計(jì)算步驟、行移位變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟。

這里，如果在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，不提前獲取計(jì)數(shù)加密結(jié)果，那么在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，就需要在得到計(jì)數(shù)加密結(jié)果之后，才能對(duì)計(jì)數(shù)加密結(jié)果和數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，這樣，就需要對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存。因此在本發(fā)明實(shí)施例中，通過提前獲取計(jì)數(shù)加密結(jié)果，可以有效地節(jié)省緩存資源。

這里，在對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水加密時(shí)，需要先獲取初始密鑰，將初始密鑰擴(kuò)展為K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰；對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算包括：將計(jì)數(shù)值與所述K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第1個(gè)擴(kuò)展密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算。對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行第j’輪加密邏輯運(yùn)算時(shí)，需要利用所述K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第j’+1個(gè)擴(kuò)展密鑰，j’取1至K。

圖2為本發(fā)明AES加解密方法的第一實(shí)施例中多輪加密邏輯運(yùn)算的流程框圖，如圖2所示，Input表示進(jìn)行ECB模式的AES加密時(shí)待加密的數(shù)據(jù)包的輸入數(shù)據(jù)，或者表示進(jìn)行CTR模式的AES加密時(shí)待加密的計(jì)數(shù)值，Input的位寬為128bit；round表示每一輪加密邏輯運(yùn)算，除了最后一輪加密邏輯運(yùn)算外，每輪加密邏輯運(yùn)算包括按順序執(zhí)行的S盒變換計(jì)算步驟、行移位變換計(jì)算步驟、列混合變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟；最后一輪加密邏輯運(yùn)算只包括S盒變換計(jì)算步驟、行移位變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟。Output表示進(jìn)行ECB模式的AES加密時(shí)最終得出的輸出數(shù)據(jù)，或者表示進(jìn)行CTR模式的AES加密時(shí)的計(jì)數(shù)加密結(jié)果；第一密鑰擴(kuò)展模塊，用于將初始密鑰擴(kuò)展為多個(gè)擴(kuò)展密鑰，在第一密鑰擴(kuò)展模塊擴(kuò)展得出的各個(gè)擴(kuò)展密鑰中，一個(gè)擴(kuò)展密鑰用于對(duì)Input進(jìn)行異或運(yùn)算，其余擴(kuò)展密鑰用于對(duì)應(yīng)輪加密邏輯運(yùn)算。

進(jìn)一步地，初始密鑰的位寬可以是128bits、192bits或256bits，初始密鑰的位寬為128bits時(shí)，多輪加密邏輯運(yùn)算的輪數(shù)為10；初始密鑰的位寬為192bits時(shí)，多輪加密邏輯運(yùn)算的輪數(shù)為12；初始密鑰的位寬為256bits時(shí)，多輪加密邏輯運(yùn)算的輪數(shù)為14。

步驟101：利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰；利用所述新密鑰對(duì)未進(jìn)行解密的各組待解密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密。

本步驟中，可以利用解密端實(shí)現(xiàn)AES解密；這里，解密端可以通過硬件、軟件或軟硬件相結(jié)合的方式來進(jìn)行AES解密。

這里，各組待解密數(shù)據(jù)的解密順序與所述各組待加密數(shù)據(jù)的加密順序保持一致，也就是說，在步驟100中，對(duì)第1組待加密數(shù)據(jù)至第M組待加密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES加密，得到對(duì)應(yīng)的第1組待解密數(shù)據(jù)至第M組待解密數(shù)據(jù)；在本步驟中，對(duì)第1組待解密數(shù)據(jù)至第M組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密。

可見，本步驟中，可以通過AES解密的方式來獲取所述新密鑰。

進(jìn)一步地，待解密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包，在這種情況下，所述利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰，包括：利用原有密鑰對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行AES解密，并對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包的包頭進(jìn)行檢測，確定所檢測的每個(gè)數(shù)據(jù)包的包頭中是否包含新密鑰；如果對(duì)于每組待解密數(shù)據(jù)，所檢測出的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)大于等于設(shè)定閾值，則獲取所述新密鑰，否則，不獲取所述新密鑰。

本發(fā)明實(shí)施例中，可以在ECB模式或CTR模式下實(shí)現(xiàn)AES解密。本步驟中，對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密包括：對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行ECB模式流水解密或CTR模式流水解密。

具體地，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水解密包括：針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算、第1輪解密邏輯運(yùn)算至第N輪解密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES解密結(jié)果，N大于1；其中，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件互不相同，也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí) 現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；如此，可以實(shí)現(xiàn)流水線形式的多輪解密邏輯運(yùn)算，加快ECB模式下的AES解密中的計(jì)算過程。

這里，第i輪解密邏輯運(yùn)算包括按順序執(zhí)行的逆行移位變換(InvShiftRows)計(jì)算步驟、逆S盒變換(InvSubBytes)計(jì)算步驟、輪密鑰加變換(AddRound密鑰)計(jì)算步驟和逆列混合變換(InvMixcolumns)計(jì)算步驟，i取1至N-1；第N輪解密邏輯運(yùn)算只包括按順序執(zhí)行的逆行移位變換計(jì)算步驟、逆S盒變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟。

這里，在對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水解密時(shí)，需要先獲取初始密鑰，將初始密鑰擴(kuò)展為N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰；對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算包括：將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)與所述N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第1個(gè)擴(kuò)展密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算。對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行第i’輪解密邏輯運(yùn)算時(shí)，需要利用所述N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第i’+1個(gè)擴(kuò)展密鑰，i’取1至N。

需要說明的是，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水解密時(shí)所使用的N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰與對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水加密時(shí)所使用的N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰相同，但是，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水解密時(shí)所使用的N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的使用順序?yàn)椋簩?duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行ECB模式流水加密時(shí)所使用的N+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的使用順序的逆序。

具體地，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水解密包括：在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算、第1輪解密邏輯運(yùn)算至第K輪解密邏輯運(yùn)算，得出計(jì)數(shù)解密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)解密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES解密結(jié)果；這里，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件互不相同，也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；如此，可以實(shí)現(xiàn)流水線形式的多輪加密邏輯運(yùn)算，加快CTR模式下的AES解密的計(jì)算過程。

這里，第j輪解密邏輯運(yùn)算包括按順序執(zhí)行的逆行移位變換計(jì)算步驟、逆S盒變換計(jì)算步驟、輪密鑰加變換計(jì)算步驟和逆列混合變換計(jì)算步驟，j取1至 K-1；第K輪解密邏輯運(yùn)算只包括按順序執(zhí)行的逆行移位變換計(jì)算步驟、逆S盒變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟。

這里，如果在獲取對(duì)應(yīng)待解密的數(shù)據(jù)包之前，不提前獲取計(jì)數(shù)解密結(jié)果，那么在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，就需要在得到計(jì)數(shù)解密結(jié)果之后，才能對(duì)計(jì)數(shù)解密結(jié)果和數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算，這樣，就需要對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存。因此在本發(fā)明實(shí)施例中，通過提前獲取計(jì)數(shù)解密結(jié)果，可以有效地節(jié)省緩存資源。

這里，在對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水解密時(shí)，需要先獲取初始密鑰，將初始密鑰擴(kuò)展為K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰；對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算包括：將計(jì)數(shù)值與所述K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第1個(gè)擴(kuò)展密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算。對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行第j’輪解密邏輯運(yùn)算時(shí)，需要利用所述K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的第j’+1個(gè)擴(kuò)展密鑰，j’取1至K。

需要說明的是，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水解密時(shí)所使用的K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰與對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水加密時(shí)所使用的K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰相同，但是，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水解密時(shí)所使用的K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的使用順序?yàn)椋簩?duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CTR模式流水加密時(shí)所使用的K+1個(gè)擴(kuò)展密鑰的使用順序的逆序。

圖3為本發(fā)明AES加解密方法的第一實(shí)施例中多輪解密邏輯運(yùn)算的流程框圖，如圖3所示，In表示進(jìn)行ECB模式的AES加密時(shí)待加密的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，或者表示進(jìn)行CTR模式的AES加密時(shí)待加密的計(jì)數(shù)值，In的位寬為128bit；Round表示每一輪解密邏輯運(yùn)算，除了最后一輪解密邏輯運(yùn)算外，每輪解密邏輯運(yùn)算包括按順序執(zhí)行的逆行移位變換計(jì)算步驟、逆S盒變換計(jì)算步驟、輪密鑰加變換計(jì)算步驟和逆列混合變換計(jì)算步驟；最后一輪解密邏輯運(yùn)算只包括逆行移位變換計(jì)算步驟、逆S盒變換計(jì)算步驟和輪密鑰加變換計(jì)算步驟。Out表示進(jìn)行ECB模式的AES加密時(shí)最終得出的加密結(jié)果，或者表示進(jìn)行CTR模式的AES加密時(shí)的計(jì)數(shù)加密結(jié)果；第二密鑰擴(kuò)展模塊，用于將初始密鑰擴(kuò)展為多個(gè)擴(kuò)展密鑰，在第二密鑰擴(kuò)展模塊擴(kuò)展得出的各個(gè)擴(kuò)展密鑰中，一個(gè)擴(kuò)展密鑰 用于對(duì)In進(jìn)行異或運(yùn)算，其余擴(kuò)展密鑰用于對(duì)應(yīng)輪解密邏輯運(yùn)算。

進(jìn)一步地，初始密鑰的位寬可以是128bits、192bits或256bits，初始密鑰的位寬為128bits時(shí)，多輪解密邏輯運(yùn)算的輪數(shù)為10；初始密鑰的位寬為192bits時(shí)，多輪解密邏輯運(yùn)算的輪數(shù)為12；初始密鑰的位寬為256bits時(shí)，多輪解密邏輯運(yùn)算的輪數(shù)為14。

本發(fā)明AES加解密方法的第一實(shí)施例中，將添加新密鑰的過程設(shè)置在AES加密的過程中，如此，可以在不中斷數(shù)據(jù)流的情況下更換密鑰。

第二實(shí)施例

為了能更加體現(xiàn)本發(fā)明的目的，在本發(fā)明第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的舉例說明。

圖4為本發(fā)明AES加解密方法的第二實(shí)施例的流程圖，如圖4所示，該方法包括：

步驟400：利用控制單元向加密端發(fā)送攜帶有新密鑰的密鑰更換通知。

步驟401：加密端在接收到所述密鑰更換通知之后，在下一組待加密的數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包的包頭添加新密鑰；并在添加新密鑰之后，利用所述新密鑰對(duì)下一組待加密的數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，向控制單元發(fā)送加密端密鑰已更換信息。

步驟402：解密端使用原有密鑰對(duì)第m組待解密的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，并檢測第m組待解密的數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包包頭，得出第m組待解密的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)，m的初始值為1。

步驟403：當(dāng)m小于M時(shí)，跳至步驟404，M表示待解密的數(shù)據(jù)的組數(shù)；當(dāng)m等于M時(shí)，結(jié)束流程。

步驟404：第m組待解密的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)大于零時(shí)，執(zhí)行步驟405；否則，當(dāng)?shù)趍組待解密的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)為零，令m的值增1，返回至步驟402。

步驟405：判斷第m組待解密的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)是否大于等于設(shè)定閾值Y，如果大于等于設(shè)定閾值Y，則跳至步驟406， 否則，跳至步驟407。

步驟406：解密端使用新密鑰，依次對(duì)第m+1組數(shù)據(jù)至第M組數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密，向控制單元發(fā)送密鑰已更換信息；結(jié)束流程。

可見，在步驟406之后，控制單元獲知：加密端和解密端均已進(jìn)行了密鑰更換過程。

步驟407：解密端向控制單元發(fā)送密鑰更換失敗消息，控制單元接收到密鑰更換失敗消息之后，針對(duì)添加新密鑰的一組待加密的數(shù)據(jù)，重新在各個(gè)數(shù)據(jù)包的包頭添加新密鑰，并用重新添加新密鑰后的每個(gè)數(shù)據(jù)包替換原有的數(shù)據(jù)包，利用所述新密鑰對(duì)下一組待加密的數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，向控制單元發(fā)送加密端密鑰已更換信息，然后返回至步驟402。

第三實(shí)施例

針對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種AES加解密裝置。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例AES加解密裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，該裝置包括加密端500和解密端501；其中，

加密端500，用于獲取新密鑰，將所述新密鑰添加到下一組待加密數(shù)據(jù)中；利用原有密鑰對(duì)添加有新密鑰的一組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密，并利用所述新密鑰，對(duì)未進(jìn)行AES加密的各組待加密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密；

解密端501，用于利用原有密鑰對(duì)各組待解密數(shù)據(jù)依次進(jìn)行AES解密，直至獲取到所述新密鑰；利用所述新密鑰對(duì)未進(jìn)行解密的各組待解密數(shù)據(jù)進(jìn)行AES解密。

具體地，所述待加密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包；所述待解密的每組數(shù)據(jù)包括多個(gè)數(shù)據(jù)包。

所述加密端500，具體用于在對(duì)應(yīng)的一組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包中添加新密鑰。

所述解密端501，具體用于利用原有密鑰對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行AES解密，并對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢測，確定所檢測的每個(gè)數(shù)據(jù)包中是否包含新密鑰。

所述解密端501，用于在對(duì)于每組待解密數(shù)據(jù)，所檢測出的包含新密鑰的數(shù)據(jù)包的包頭的個(gè)數(shù)大于等于設(shè)定閾值時(shí)，獲取所述新密鑰。

進(jìn)一步地，所述加密端500，具體用于對(duì)每組待加密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行ECB模式流水加密或CTR模式流水加密；

所述加密端500，用于針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行第1輪加密邏輯運(yùn)算至第N輪加密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES加密結(jié)果，N大于1；其中，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件互不相同；也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；

或者，所述加密端500，用于在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行第1輪加密邏輯運(yùn)算至第K輪加密邏輯運(yùn)算，得出計(jì)數(shù)加密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)加密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES加密結(jié)果；其中，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件互不相同；也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪加密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪加密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；。

所述解密端501，具體用于對(duì)每組待解密數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行ECB模式流水解密或CTR模式流水解密；

所述解密端501，用于針對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包，依次進(jìn)行第1輪解密邏輯運(yùn)算至第N輪解密邏輯運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在ECB模式下的AES解密結(jié)果，N大于1；其中，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件互不相同；也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用；

或者，所述解密端501，用于在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之前，預(yù)先獲取計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)值依次進(jìn)行第1輪解密邏輯運(yùn)算至第K輪解密邏輯運(yùn)算，得出計(jì)數(shù)解密結(jié)果，K大于1；在獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包之后，對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)解密結(jié)果進(jìn)行異或運(yùn)算，得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包在CTR模式下的AES解密結(jié)果；其中，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件互不相同；也就是說，實(shí)現(xiàn)各輪解密邏輯運(yùn)算的硬件同時(shí)存在，且實(shí)現(xiàn)每輪解密邏輯運(yùn)算的硬件不會(huì)被重復(fù)使用。

在實(shí)際應(yīng)用中，所述加密端500和解密端501均可由位于終端中的中央處 理器(Central Processing Unit，CPU)、微處理器(Micro Processor Unit，MPU)、數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor，DSP)、或現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)等實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用硬件實(shí)施例、軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器和光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。