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现代社会是一个信息社会。信息技术的飞速发展引发了社会前所未有的变化，同时彻底颠覆了传统的生活方式。在现代社会中，信息安全所占据的地位越来越重要。但不幸的是，信息安全问题［1］正变得越来越突出。加密算法是解决上述问题的有效方法。除了消息传输的接收者之外，即使外界非法****密文，它也只会产生一些无意义的乱码。有许多类型的加密算法，它们适应的地方通常是不同的。在单片机和嵌入式系统中，信息的传输非常频繁，甚至没有很多机密信息。因此，信息传输的安全性变得越来越重要。

　　一、单片机加密的必要性

　　自单片机诞生以来，由于其成本低，环境适应性强，可靠性高，结构灵活，易于生产，引起了人们的广泛关注。凭借其卓越的性能，它已广泛应用于各种行业，如机器人，航空航天，仪器仪表，工业和电信。单片机的普及也对促进各个领域的技术改造起到了很好的作用。然而，在通过MCU传输信息的过程中，它经常遭受非法入侵者的各种攻击，例如伪造，篡改和盗版。但无论你攻击哪种方式，这无疑会在各个方面给用户造成无法估量的损失。在信息传输中，发送信息的一方称为发送方，信息发送的预定目标称为接收方。然而，在实际传输过程中，除了接收者之外，还有一些未知的非法****器将通过诸如窃听之类的各种手段获得传输的信息。更重要的是，他们会篡改，伪造，然后将收到的信息传送给收件人。如果信息被归类为机密信息，则由此产生的损失是不可想象的。因此，在发送信息之前处理该信息。要传输的信息称为明文，明文通过一组规则转换的信息称为密文。密文本是随机的，无序的，看似毫无意义的信息，所以即使密文是由****器获得的，也不需要担心信息泄露。当接收到密文时，需要恢复明文，并将密文恢复规则称为解密算法。通常，加密和解密算法需要一对密钥，它们可以相同或不同，并且这两种情况对应于两个不同的密码系统。

　　二、单片机的嵌入式系统加密算法分类

　　随着微型计算机的快速发展，微控制器和嵌入式系统已经渗透到人们的日常生活中。但微型计算机的信息安全问题引起了人们的担忧，在信息传递的过程中，经常会受到非法入侵者的攻击，导致信息被截取、篡改甚至伪造，从而造成巨大的损失。加密算法是保障信息安全的有效措施之一，而且加密算法还具有良好的可修改性和移植性，有关加密算法的研究及应用是极其广泛的。现代加密算法主要分为4大类：对称式加密算法、非对称式加密算法、Hash算法以及轻量级密码算法。本文就其中的2类进行分析和研究，对称式加密算法以DES算法（三重）和AES算法为代表，非对称式加密算法以RSA算法和ECC算法为代表，通过详细研究上述加密算法的加解密过程，结合各自的优缺点及适用场所，最终选取AES算法作为单片机及嵌入式系统的加密算法。

　　（一）公钥加密算法

　　公钥密码系统的概念［2］于1976年首次提到。最初提出解决私钥密码系统中的两个众所周知的问题（数字签名和密钥分发）。在此之前，几乎所有加密算法，加密过程无非就是两种基本方式-替换和替换，与公钥加密不同，它使用数学函数。可以说，公钥加密算法的出现给密码学带来了新的方向。公钥加密算法的最大特点是加密和解密使用一对不同但相关的密钥，因此公钥加密算法也称为双密钥加密算法。在这对密钥中，加密密钥是公共的，并且解密密钥对用户是私有的。这意味着在不知道解密密钥的情况下，知道密文想要恢复明文是不可行的。

　　（二）DES算法

　　数据加密标准DES算法［3］是世界上最具影响力的数据包加密算法之一。DES算法是由一种称为Lucifer算法修改以及发展而来，它有很多的优点：比如密钥容易生成，加解密速度比较理想，在软件上也易于实现。但是随着密码分析学的发展，人们发现，过去被认为足够安全的DES算法已被证明不够安全。另一方面，DES算法的密钥长度仅为56Bit，这似乎太短。由于计算机计算能力的逐年增加，DES算法终于在1998年宣布。后来，一些学者提出DES算法可以用于多个密钥的情况，这是三重DES的起源。三重DES对密码分析有着很强的抵抗能力，但是，正由于多重使用所以产生了一个难以克服的缺点，那就是实现算法的速度较慢。此外，三重DES的分组长度跟先前一样，还是短了些。尽管TripleDES的复杂性，但它越来越显示出下降的迹象。新数据加密标准最基本的要求如下：首先，必须比三重DES加解密速度快；其次，最少要与三重DES安全性一样；最后，数据包长度和密钥长度就足够了。最后，Rijndael算法在许多候选算法中成功地作为新的数据加密标准。虽说DES算法已不可避免地走向衰亡，但它的出现对密码学的发展有着很大的推动作用，对于学习分组加密算法还是有着重要的参考意义。

　　（三）AES算法

　　根据AES加密算法密钥安全性不足、加解密轮变换不对称以及S盒存在安全隐患的缺点，针对性地对密钥扩展算法、加解密算法结构以及S盒进行了改进。对于加解密算法结构，在加密算****变换中合并了行移位和列混合，精简了轮函数的计算部件；在解密算法中首先调整了轮函数的变换顺序，使其与加密轮变换顺序保持了一致，之后再套用加密算法中的改进，合并了逆行移位和逆列混合，使得算法结构进一步得到了优化。对于原S盒的不足，笔者提出了一种新S盒的构造，经测试证明新S盒比原S盒有着更好的密码性质，有效地提高了AES算法的安全性。现代社会越来越多地走向信息社会，信息的作用变得越来越重要。随着微型计算机进一步的智能化、微型化，人们的日常生活也越来越离不开它。但在微型计算机的应用中，如果不能保证信息传输的安全性，则无法保证。们的重视。因此，微控制器和嵌入式系统的数据加密研究是必要的，并且有关这方面的研究在今后也必定会更加广泛和深入。