有限域GF(2^8)内乘法代码实现以及原理

您所在的位置:网站首页 c语言编程矩阵相乘 有限域GF(2^8)内乘法代码实现以及原理

有限域GF(2^8)内乘法代码实现以及原理

2024-07-03 14:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

       在密码学中经常用到有限域的乘法,一般在AES中用到的是GF(2^8)有限域内乘法。什么是有限域呢?有限域通俗的讲就是函数的运算结果全都包含在一个域中,不同于实数域,有限域有一个最大值,所有超过这个最大值的数都会经过一定的方法使他回到这个域中,在密码学中应用很广泛,2^8意味着这个域的最大值是256.

       以下代码是GF(2^8)有限域内乘法的C代码实现:

unsigned char XTIME(unsigned char x) { return ((x i) & 0x01) * temp[i]); } return tempmultiply; }

以下讲一下乘法的原理:

          在二进制中,所有的数都能用0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80异或得到,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80的二进制表示如下:

       后一个分别是前一个的2倍。假设任意一个数a,他的二进制表示为10101101,可以由以下组合组成:

       而任何一个数x和a相乘都可以表示为

所以只要计算出

一切乘法的结果都可以得到。

         XTIME函数的含义是求一个数x与0x02的乘积,一般求一个数的2倍,都是作移一位,在有限域内,要计算有限域的乘法,必须先确定一个GF上的8次不可约多项式,Rijndael密码中,这个多项式确定为x^8+x^4+x^3+x+1,如果最高位是1的话,左移一位的同时要异或0x1B,是因为最高位是1的话,再继续左移会超出域的最大值,这个时候需要取除以同余式,也就是异或0x1B。

for (i = 1; i < 8; i++) { temp[i] = XTIME(temp[i - 1]); } 经过这个循环可以得到一串包含8个字符的数组,分别是0x01*x,0x02*x,0x04*x,0x08*x,0x10*x,0x20*x,0x40*x,,0x80*x,放在temp这个数组内。接下来通过这个循环 for (i = 1; i > i) & 0x01) * temp[i]); }

另一个乘数b右移一位和0x01与运算,分别和这8个字符相乘,再把相乘的结果异或。就得到了a和b相乘的结果。

接下来举个例子:

求0x3a*0x24?

        首先0x3a=00111010,分别求

0x24=00100100,所以0x3a*0x24=0x3a*00100100=0x04*0x3a^0x20*0x3a=0xe8^0x01=0xe9.

是正确结果。

如果要提高算法的计算效率,还可以这么做。

如果一个乘数的二进制可以表示为

一个乘数表示为

那么a的倍数关系可表示为:

那么他的乘积可以表示为

其中

所以乘法可以表示为

所以还有一种计算方法,那就是按照上面这个矩阵乘法。

#include #include #include void print_bit(bool *hexbit, int len) { int i = 0; for (i = 0; i < len; i++) { printf("%x ", hexbit[i]); } } void print_matrix(bool matrix[8][8]) { int i = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { print_bit(matrix[i], 8); printf("\n"); } } void convertto_bit(unsigned char cipher, bool *hexbit, int len) { len = 8; int i = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { if (cipher & 0x80) { hexbit[i] = true; } cipher = cipher


【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3