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　　列混合是将data.decimal[4][4]与列混合矩阵M（如图3）进行矩阵乘，将矩阵各行看成有限域上的多项式：b7X7+b6X6+b5X5+b4X4+b3X3+b2X2+b1X1+b，结果采用模X8+X4+X3+X+1的模乘同余规则，实际包含了64次"异或"，16次"与"操作，使用多个循环嵌套可以完成每对字的异或运算。data.decimal[4][4]与M异或之前，首先暂存到c1[4][4]。由于M的元素只有三种，若用log_01（c1）表示c1^01，则c1=log_01（c1），log_03（c1）=c1^log_02（c1），所以关键要实现的是log_02（c1）运算。在有限域GF（28）上，左移1位表示"^2"运算，所以c2=log_02（c1）用C语言表达如下：if（c1<80）c2=c1<<1；elsec2=c1<<1^11b；下面M矩阵第二列"01020301"乘c1[4][4]矩阵为例：
　　for（j=0；j<4；j++）
　　{c2[0][j]=c1[0][j]；
　　c2[1][j]=log_02（c1[1][j]）；
　　c2[2][j]=log_03（c1[2][j]）；
　　c2[3][j]=c1[3][j]；
　　for（i=0；i<4；i++）data.decimal[k][j]=c2[i][j]^data.decimal[k][j]；}
　　将列混合的结果矩阵data.decimal[4][4]与当前轮子密钥key.now[4][4]按位异或进行密钥加运算，所得结果作为下一重复轮的输入。
　　3.3AES加解密对称设计
　　如图1所示，AES加解密过程具有对称性。在加密实现中，初始轮（InitialRound）只是密钥加操作，最终轮（FinalRound）不包含列混合。当Nk=4时共需加密10轮，用data.decimal[4][4]表示明文，key.decimal[4][4]表示密钥，L为轮数。调用ExpandedKey（），生成K1～K10轮子密钥，外部密钥即为初始轮密钥K0，然后进入Aes_perEncry（），针对128bit分组的10轮加密过程：
　　InitialRound：L=0时，明文与K0进行密钥加操作。
　　Rounds：L=1～9时，获得当前子密钥key.now[4][4]=key.decimal[（ll+1）*4][4]，并循环以下操作SubBytes（）、ShiftRows（）、MixColumns（）、AddRoundKey（）。
　　FinalRound：L=10时，在重复轮循环中实现，通过if（L<11）MixColumns（），使得最终轮剔除列混合操作。
　　AES解密的实现过程与加密实现过程的不同主要体现在单轮加密中：（1）字节替代使用逆S盒，通过自我替换生成为S盒的逆she.Invray[4][4][2]；（2）行移动方向取反，左移改为右移；（3）列混合用于"乘"的矩阵，需在有限域上模逆；（4）密钥扩展获得的子密钥反序成K10、K9、K8…………K0，应用于0～10轮。
　　4算法功能测试
　　为进行算法功能的测试，按照图5所示数据传输流程搭建测试验证系统，算法数据来自上位机的应用软件，AES算法的加解密功能在easyARM615芯片上实现，ARM615与上位机间通过串口进行通信，数据的打包分组由上位机软件完成，数据包的结构如表3所示。
　　表3
　　其中最低位D0为加解密模式位，当D0=1时，表示加密，D0=0时，表示解密；数据长度LONG表示要进行加解密运算的数据的长度，单位为字节；密钥固定为128bit，数据最小长度为128比特，不足128比特补0。由此可知，ARM615接收的最小长度为1+16+16=33字节，串口通信采用中断接收、轮询发送的数据传输方式。
　　ARM615控制器通过中断方式接收数据，接收数据长度由接收到的第一个字节中的数据长度LONG决定，并将接收数据赋值给临时数组alldata[i]，继而将数组alldata[i]拆分获得加/解密模式、密钥、数据三项信息，进行AES加/解密。最后通过RS232回送密/明文给上位机应用程序。easyARM615上的程序流程如图6所示。
　　测试结果如表4所示，加解密结果正确，且与PC下的AES算法实现的结果进行了对比，结果一致。
　　5结束语
　　随着高性能、低功耗的嵌入式系统的广泛应用，带有安全保密功能的嵌入式系统产品将占有较大市场。本设计将AES加密算法和ARM615处理器相结合，充分体现了两者的优越性，在低制作成本条件下，提高了系统的安全性和运算速度，其实现具有一定的应用价值。
　　参考文献
　　[1]李晖，李丽香，邵帅.对称密码学及其应用.北京邮电大学出版社，2009年04月.
　　[2]吴小博.AES加密算法分析与C++编程实现.计算机安全，2007年12月.
　　[3]何明星，林昊.AES算法原理及其实现.2002年5月.
　　[4]金丽.基于ARM嵌入式系统的AES加密算法实现.科技信息，2010年12期.
　　[5]周立功.ARMCortex-M3开发指南.广州致远电子有限公司.2006年.
　　作者简介：
　　李莉（1974-），女，汉族，山东青岛人，硕士研究生，副教授，主要从事嵌入式系统及信息安全的研究。