- vừa được xem lúc

Tạo Rijndael S-box sử dụng trong AES

0 0 25

Người đăng: Nguyễn Hữu Nam

Theo Viblo Asia

I. Rijndael S-box là gì ?

Trong mật mã học, S-box (substitution-box) là thành phần cơ bản của thuật toán mã khóa đối xứng, được dùng để thực hiện các phép thay thế phi tuyến. Trong mã khối, chúng thường được sử dụng để che giấu mối quan hệ giữa khóa mật mã và bản mã — tính hỗn loạn do Shannon đề xuất. Rijndael S-box là một sbox được sử dụng trong mật mã Rijndael, dựa trên đó để tạo ra thuật toán mã hóa AES.

II. Cách tạo Rijndael S-box

Bảng S-box thuận được sinh ra bằng việc xác định nghịch đảo cho một giá trị nhất định trên GF(2^8) = GF(2) [x]/(x^8 + x^4 + x^3 + x + 1) (trường hữu hạn Rijindael). Giá trị 0 không có nghịch đảo thì được ánh xạ với 0. Những nghịch đảo được chuyển đổi thông qua phép biến đổi affine, công thức của phép biến đổi như sau:

Đầu vào của phép biến đổi là x và đầu ra là y, với mỗi giá trị x(0<= x <= 255) thì ta sẽ nhận được một giá trị y tương ứng. Dưới đây là bảng S-box được sinh ra từ công thức trên.

Để có một bảng S-box như trên thì ta có hai cách: một là coppy nó về sử dụng luôn, hai là tự tạo nó bằng code. Trong bài này mình sẽ hướng dẫn cách thứ hai, còn cách thứ nhất thì các bạn tự search google nhé.

  1. Tạo các biến cần thiết
//y = Ax^-1 + B
int A[8][8] = { {1,0,0,0,1,1,1,1}, {1,1,0,0,0,1,1,1}, {1,1,1,0,0,0,1,1}, {1,1,1,1,0,0,0,1}, {1,1,1,1,1,0,0,0}, {0,1,1,1,1,1,0,0}, {0,0,1,1,1,1,1,0}, {0,0,0,1,1,1,1,1}};
int B[8] = {1,1,0,0,0,1,1,0}; int arrayX[8];//biến x đầu vào
int c[8];
int aff[8];//kết quả biến y đầu ra
int sbox[16][16];
  1. Tạo các hàm bổ trợ để tạo S-box
//đếm số bit trong x
int numberBits(int x){ int nb = 0; while (x != 0) { nb += 1; x >>= 1; } return nb;
} int modPolynomial(int x, int m) { int nbm = numberBits(m); while(true) { int nbx = numberBits(x); if(nbx < nbm) { return x; } int mshift = m << (nbx - nbm); x ^= mshift; }
} int mulPolynomial(int x,int y) { int z = 0; while (x != 0) { if ((x & 1) == 1) z ^= y; y <<= 1; x >>= 1; } return z;
}
//tính x^-1
int xinv(int n) { int m = 283; for (int i = 1; i < 256; i++) { if(modPolynomial(mulPolynomial(n,i), m) == 1) { return i; } } return 0;
} //chuyển x từ Dec -> Bin
void toBinary(int n)
{ string r; while(n != 0) { r = (n % 2 == 0 ? "0" : "1") + r; n /= 2; } for(int i = 0; i < r.length(); i++) { arrayX[8 - r.length() + i] = r[i] - '0'; }
}
// chuyển x từ Bin -> Dec
int binaryToInt(int x[]) {\ int n = 0; int d = 0; for (int i = 7; i >= 0; i--) { n += pow(2, d) * x[i]; d++; } return n;
} void mulMatrix(int a[8][8], int b[8]) { for (int i = 0; i < 8; i++) { for (int j = 0; j < 8; j++) { c[i] += a[i][j] * b[8 - j - 1]; } c[i] = c[i] % 2; }
} void mod(int a[], int b[]) { for (int i = 0; i < 8; i++) { c[i] = (a[i] + c[i]) % 2; }
} void invertArray() { for(int i = 0; i < 8; i++) { aff[i] = c[8-i-1]; }
}
  1. Tạo S-box Mọi thứ đã có đủ ta bắt tay vào tạo s-box.
  • Đầu tiên ta tạo phép biến đổi affine
//x[] là x^-1
void affin(int x[]) { mulMatrix(A, x); mod(B, c); invertArray();
}
  • Cuối cùng là ta tạo S-box
void createSbox() { for(int i = 0; i < 16; i++) { for(int j = 0; j < 16; j++) { for(int k = 0; k < 8; k++) { arrayX[k] = c[k] = aff[k] = 0;//Khởi tạo các giá trị ban đầu } toBinary(xinv(i *16 + j));//tìm nghịch đảo của x và chuyển sang dạng nhị phân, kết quả lưu trong arrayX affin(arrayX);//cho x^-1 qua phép biến đổi affine, kết quả lưu trong aff sbox[i][j] = binaryToInt(aff);//Chuyển kết quả vừa tính sang thập phân và lưu vào sbox } }
}

Và đây là thành quả chúng ta nhận được:

Kết

Trong bài viết này mình đã hướng dẫn các bạn cách để tự tạo được một Rijndael S-box, cảm ơn các bạn đã theo dõi!

Bình luận

Bài viết tương tự

- vừa được xem lúc

Được rồi, đi thôi!!! VPS free nè (^.^) [P1]

Bạn là sinh viên, bạn là lập trình viên khó khăn về mặt tài chính, bạn không có xiền thuê VPS, được rồi hãy đến đây!!!. Hôm nay mình sẽ hướng dẫn cho các bạn cách tạo VPS free bằng Github Workflow & N

0 0 45

- vừa được xem lúc

[Linux] Iptables trong hệ thống Linux

IPtables là ứng dụng tường lửa miễn phí trong Linux, cho phép thiết lập các quy tắc riêng để kiểm soát truy cập, tăng tính bảo mật. Khi sử dụng máy chủ, tường lửa là một trong những công cụ quan trọng

0 0 34

- vừa được xem lúc

Từ bug format sai chuỗi số khi nhập bằng bàn phím tiếng Nhật, tới IME và các sự kiện composition trong JS

"Tự nhiên tui thấy hiện tượng lạ”. Khi nhập liệu một chuỗi các kí tự vào thẻ input, thông thường chúng ta nhập thế nào thì hiển thị thế ấy, không làm phép biến đổi gì cả.

0 0 36

- vừa được xem lúc

Giới thiệu về lỗ hổng tràn bộ đệm (Buffer Overflow) và cách khai thác

Khái niệm. Lỗ hổng tràn bộ đệm (Buffer Overflow) là lỗ hổng trong lập trình, cho phép dữ liệu được ghi vào một buffer có thể tràn ra ngoài buffer đó, ghi đè lên dữ liệu khác và dẫn tới hoạt động bất t

0 0 32

- vừa được xem lúc

Share Libraries Hijacking trên Linux

1. Cách thức hoạt động của Share Libraries.

0 0 17

- vừa được xem lúc

Data Mining - Khai phá dữ liệu - [Data Science Series]

I. Data Mining là gì. Quá trình khai phá dữ liệu là một quá trình phức tạp bao gồm kho dữ liệu chuyên sâu cũng như các công nghệ tính toán. 1.

0 0 29