CN110011787A - 一种基于aes加密算法的数据块填充方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明研究并实现了一种基于AES加密算法的数据块填充方法及装置，在基于以太网帧结构的“全帧加解密”等应用场景中，提出了“数据自填充”的数据块填充方法，通过数据帧预处理，基于AES算法的一次加解密和二次加解密，数据填充，数据帧重组过程实现了数据帧的加解密功能，解决了PKCS7等数据块填充算法存在的不足之处，保证了传输的高效性和数据的准确性。

Description

一种基于AES加密算法的数据块填充方法及装置
(一)技术领域：
本发明涉及到的是AES加密算法的数据块填充领域，主要是基于以太网帧结构的“全帧加解密”等应用场景。
(二)背景技术：
高级加密标准(英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES)是对称密钥加密中最流行的算法之一，基本模式有AES128、AES192、AES256；以太网(英语：Ethernet)是目前应用最广泛的局域网通讯方式(帧长是64字节-1518字节)，所以，基于以太网帧结构的AES加密算法有大量的应用场景，其中，“全帧加解密”是最简单的应用场景之一。AES作为块密码算法，需要把明文分割成固定大小的块，并以此对每块明文进行加解密。在加密侧，如果明文长度不是单位长度的整数倍，最后一个明文块的大小就会不足一块的长度，这时就要对最后一个明文块进行填充，在解密侧，按照算法解密之后的数据包能够按照约定的方式把填充数据去除，把明文数据恢复出来。
常见的AES加密算法的数据块填充方式有PKCS7，ANSIX923等，选取数据块填充算法PKCS7在AES128加解密应用中的功能做具体说明。AES128加密算法的块长度是“16”字节，PKCS7填充字符串由一个字节序列组成，每个字节填充该字节序列的长度。举例演示这种模式的工作原理，基于以太网帧结构的“全帧加解密”等应用场景，假定一个以太网帧的明文数据包长度是“69”字节，假定数据帧如图1所示，那么，在加密侧，数据包按顺序会分割成4个长度为“16”字节的数据块和1个长度为“5”字节的数据块，最后一个数据块长度小于AES128块长度，需要填充“11”字节，最后一个数据块的数据为“EE EE EE EE EE”，则填充之后的数据为“EE EE EE EE EE 0B 0B 0B 0B 0B 0B 0B 0B 0B 0B 0B”；在解密侧，会接收到5个长度为“16”字节的加密数据块，按照AES128加密算法规则进行解密，前4个数据块能够正确恢复出明文数据，最后1个数据块则恢复出数据“EE EE EE EE EE 0B 0B 0B 0B 0B 0B0B 0B 0B 0B 0B”，然后按照PKCS7填充规则去掉填充数据，得到原始明文数据“EE EE EEEE EE”，上述的数据帧详细加解密过程如图2所示。显而易见，基于以太网帧结构的AES算法的加解密应用场景，PKCS7等数据块填充算法存在两个不足之处：一，明文数据块的填充操作增加了数据包的长度，降低了数据的传输效率，二，解密侧存在“误去除”填充数据的可能性。
因此，基于以太网帧结构的AES加密算法的“全帧加解密”等应用场景，发明一种新的数据块填充方法及相应的加解密装置有重要意义。
(三)发明内容：
本发明在基于以太网帧结构的“全帧加解密”应用场景，首次提出了一种针对AES加密算法的“数据自填充”的数据块填充方法，并设计了以此方法作为数据块填充基础的加解密装置，解决了PKCS7等数据块填充算法存在的上述两个不足之处。
本发明所示的方法包括：
数据帧预处理；
数据帧基于AES算法的加解密；
数据填充；
数据帧重组；
本发明所示的装置分成加密部分和解密部分，具体包括：
数据帧预处理单元，完成异常数据帧的剔除及数据分割功能；
数据帧加解密单元，完成数据帧基于AES算法的加解密功能；
数据填充单元，完成数据块的填充功能；
数据帧重组单元，完成帧中数据的位置调整功能。
(四)附图说明：
图1假定数据帧示意图；
图2基于PKCS7数据块填充方式的加解密方法示意图；
图3基于“数据自填充”数据块填充方式的加解密方法示意图；
图4基于“数据自填充”数据块填充方式的加解密装置示意图。
(五)具体实施方式：
为了使本发明的方法、技术方案及优点更加明晰，以下结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。相关领域的技术人员应当理解，此处描述的具体实例仅仅用于理解本发明，并不用于限定本发明。
如图3A、图3B所示，在一个基于以太网帧结构的“全帧加解密”应用场景且采用AES128加密算法的实例中，提供了“数据自填充”作为数据块填充方法，具体内容包括：
步骤101，数据帧预处理，包括剔除异常数据帧和分割正常数据帧。由于有效以太帧长度最小字节数是64字节，所以长度小于64字节的数据帧被剔除；符合有效以太帧长度的数据帧按照16字节(AES128加密算法的块长度为16字节)为单位长度顺序进行数据分割，最后一个数据块的长度可能小于16字节，实例中数据帧分割成了5个数据块，最后一个数据块的长度为5字节。
步骤102，数据帧一次加密，分割的块长度等于AES128加密算法块长度的数据块按照AES128加密算法进行加密，实例中前4个数据块进行加密。
步骤103，数据自填充，最后一个数据长度小于加密算法“单位长度”的数据块需要填充，填充数据的“填充长度”是“单位长度”与最后一个数据块长度的差值，填充数据来源的起始位置是上一步骤处理完的数据帧的第一个字节，实例中第5个数据块需要填充，填充数据的来源是上一步骤处理完的第1个数据块的第1字节至第11字节。
步骤104，数据帧二次加密，填充后的数据块按照AES128加密算法进行加密，实例中填充后的第5个数据块进行加密。
步骤105，数据帧重组，首先从上一步骤处理完的数据帧的尾部截取“填充长度”的数据，然后依次替换上一步骤处理完的数据帧的头部数据，实例中截取第5个数据块第6字节至第16字节的数据依次替换第1个数据块第1字节至第11字节。
步骤201，与步骤101相同。
步骤202，与步骤103相同。
步骤203，数据帧一次解密，填充后数据帧的最后一个数据块按照AES128加密算法进行解密，实例中填充后的第5个数据块进行解密。
步骤204，与步骤105相同。
步骤205，数据帧二次解密，重组后的数据帧除去最后一个数据块的其他数据块按照AES128加密算法进行解密，实例中重组后的前4个数据块进行解密。
本发明中的装置如图4所示，其中包括：
数据帧预处理单元，完成异常数据帧的剔除及数据分割功能；
数据帧加解密单元，完成数据帧基于AES算法的一次加密、二次加密、一次解密和二次解密功能；
数据填充单元，完成数据块的填充功能；
数据帧重组单元，完成明文侧、密文侧帧中数据的位置调整功能。
如上所述，采用AES加密算法，且基于以太网帧结构的“全帧加解密”应用场景，本发明能够解决PKCS7等数据块填充算法存在的不足之处，保证传输的高效性和数据的准确性。

Claims (4)

1.一种基于AES加密算法的数据块填充方法及装置，其特征在于，所述方法包括：
数据帧预处理；
数据帧基于AES算法的加解密；
数据填充；
数据帧重组。
2.根据权利要求1所述的数据填充，其特征在于：在加密侧是使用一次加密后的数据帧的头部数据进行数据块填充；在解密侧是使用接收的数据帧的头部数据进行数据块填充。
3.根据权利要求1所述的数据帧重组，其特征在于：在加密侧是截取二次加密后的数据帧的“填充长度”的尾部数据替换本数据帧的头部数据；在解密侧是截取一次解密后的数据帧的“填充长度”的尾部数据替换本数据帧的头部数据。
4.一种基于AES加密算法的数据块填充方法及装置，其特征在于，所述装置包括：
数据帧预处理单元，完成异常数据帧的剔除及数据分割功能；
数据帧加解密单元，完成数据帧基于AES算法的加解密功能；
数据填充单元，完成数据块的填充功能；
数据帧重组单元，完成帧中数据的位置调整功能。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113242118A (zh) * 2021-04-29 2021-08-10 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于aes高级加密标准的数据链加密通信方法
WO2022268105A1 (zh) * 2021-06-25 2022-12-29 华为技术有限公司 一种通信方法及相关设备
CN116095186A (zh) * 2023-04-11 2023-05-09 中勍科技股份有限公司 一种基于aes128的数据加解密方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060126835A1 (en) * 2004-12-13 2006-06-15 Kim Kwang O High-speed GCM-AES block cipher apparatus and method
CN103001766A (zh) * 2012-11-26 2013-03-27 北京视博数字电视科技有限公司 一种支持非对齐数据的对称加解密方法及其系统
CN108155985A (zh) * 2017-06-29 2018-06-12 广东网金云计算有限公司 一种加解密方法、装置及用户终端

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060126835A1 (en) * 2004-12-13 2006-06-15 Kim Kwang O High-speed GCM-AES block cipher apparatus and method
CN103001766A (zh) * 2012-11-26 2013-03-27 北京视博数字电视科技有限公司 一种支持非对齐数据的对称加解密方法及其系统
CN108155985A (zh) * 2017-06-29 2018-06-12 广东网金云计算有限公司 一种加解密方法、装置及用户终端

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴琼;刘建国;黄庆超;刘冬梅;陈伟;祝宁华;: "基于以太网帧结构的AES加解密算法的实现", 光通信技术, no. 11 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113242118A (zh) * 2021-04-29 2021-08-10 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于aes高级加密标准的数据链加密通信方法
CN113242118B (zh) * 2021-04-29 2022-05-27 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于aes高级加密标准的数据链加密通信方法
WO2022268105A1 (zh) * 2021-06-25 2022-12-29 华为技术有限公司 一种通信方法及相关设备
CN116095186A (zh) * 2023-04-11 2023-05-09 中勍科技股份有限公司 一种基于aes128的数据加解密方法

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