优化AES-128：一种轻量级高效软件实现方法

"这篇论文研究了AES算法的轻量化实现，针对其在资源受限环境中的应用，提出了一种优化方法，通过调整和合并轮函数，减少了存储空间的需求并提高了执行效率。在VC 6.0平台上与其他优化方案进行了比较，结果显示改进后的算法具有较低的存储需求和较高的执行效率。" 在信息安全领域，AES（Advanced Encryption Standard）是一种广泛使用的对称加密算法，由NIST（美国国家标准与技术研究院）于2001年选定为新的加密标准，以替代之前的DES算法。AES算法在加密强度、安全性以及计算效率上都表现出色，但其在资源有限的设备上如嵌入式系统或物联网设备中，由于需要较大的存储空间，可能面临挑战。 本文的研究重点在于解决AES算法在资源受限环境中的实施问题。传统的方法，如使用S盒和逆S盒的表格存储，虽然减少了计算量，但增加了内存占用；而采用更小的表格以提高执行效率则可能导致内存需求增大。文献[9]提出的表格复用技术在一定程度上缓解了这个问题，但仍存在内存占用较大的问题。 作者在前人工作的基础上，深入分析了AES-128的加密过程，包括字节替换（SUB）、行位移（SR）、列混淆（MC）和轮密钥加（ADK）等核心步骤，特别是轮函数的设计。他们提出了一种新的轻量化实现策略，通过对轮函数的重新排序、合并和优化，既降低了存储空间的需求，又提升了执行效率，特别是在最后一轮中去除了列混淆操作以简化流程。 在实验部分，作者在VC 6.0开发环境下，对比了改进后的AES算法与其他优化方案，验证了新方法在降低存储需求的同时，保持了较高的加密速度。这样的优化对于在嵌入式系统、移动设备或物联网设备上的应用具有重要意义，因为这些设备通常对存储和计算资源有严格的限制。 这项研究为AES算法在资源受限环境中的高效实现提供了新的思路，有助于推动AES在各种低功耗、小体积设备上的广泛应用。通过这种方法，开发者可以更好地平衡加密性能和资源消耗，从而提升系统的整体安全性和实用性。