Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THUẬT TOÁN MÃ HOÁ
2.2 Thuật toán AES
Sự phát triển của kỹ thuật mã thám tiên tiến đặt cho các nhà thiết kế thuật toán mã mật mới những địi hỏi độ an tồn mật mã cao và phải đáp ứng các điều kiện: hiệu năng mã hóa cao, có thể cứng hóa module mật mã, làm việc thích ứng trong mơi trường đặc biệt. Các dữ liệu được truyền trong mạng truyền thông ngày càng dễ dàng bị chặn thu và gây nhiễụ Một số mạng được cấu trúc với các phần tử có tài nguyên hạn chế làm cho chúng rất dễ bị tổn thương với các loại tấn công khác nhau liên quan đến việc truy cập trái phép thông tin hoặc ngăn chặn hoạt động từng bộ phận của mạng (tấn công từ chối dịch vụ [54]). Trong những ứng dụng tiềm năng (quân sự, chính phủ điện tử, điều khiển các q trình cơng nghiệp,...) thì tính mở, quy mơ, và khả năng truyền dẫn, tính an tồn của thơng tin được tạo ra và truyền dẫn trong mạng cần được xem xét, cân nhắc khi thiết kế mạng.
Năm 1997, NIST (National Institute of Standards and Technology) đã mở một cuộc thi dành cho các thiết kế cải tiến thuật tốn mã khối với khóa mã đối
Rijndael(State, CipherKey) {
KeyExpansion(CipherKey, ExpandedKey); AđRoundKey(State, ExpandedKey[0]);
For (i = 1; i < Nr; i++) Round(State, ExpandedKey[i]); FinalRound(State, ExpandedKey[Nr]);
xứng. Kết quả chọn được thuật toán Rijandel, một thuật toán mã do hai người Bỉ (Joan Daemen và Vincent Rijmen) đề xuất [41],[42], là thuật tốn có tốc độ mã hóa và giải mã nhanh nhất. Thuật toán này được NIST lựa chọn và trở thành tiêu chuẩn Quốc gia, gọi là Chuẩn mã hóa dữ liệu tiên tiến AES. Đây là chuẩn mã khối được xây dựng trên cơ sở cấu trúc mạng thay thế hốn vị (SPN) với kích thước khối là 128 bit. Mỗi khối đầu vào được biểu diễn dưới dạng ma trận 4x4 trên trường 𝔽28. Cấu trúc tổng thể của AES được mô tả như trong hình 2.2.
Hình 2.2. Cấu trúc tổng thể của thuật tốn AES
Tuy nhiên, thuật tốn AES cũng có những nhược điểm nhất định về độ an toàn: chẳng hạn như tầng khuếch tán có số điểm bất động lớn (tồn tại 216 điểm bất động), và cịn có thể cải thiện được hiệu năng khi thực hiện bằng phần cứng chuyên dụng. Phần này trình bày giải pháp nâng cao độ an tồn của thuật
tốn mã hóa AES (Advanced Encryption Standards) dựa trên việc cải tiến tầng khuếch tán và một số kiến trúc, thực thi cứng hóa hệ thống mã hóa và giải mã thuật tốn AES-256 trên các vi mạch chuyên dụng để nâng cao hiệu năng thuật tốn cả về tài ngun và thời gian tính tốn.