基于AES的图像加解密算法matlab仿真,带GUI界面

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简介: 本程序基于AES算法实现图像的加解密功能,并提供MATLAB GUI界面操作,支持加密与解密。运行环境为MATLAB 2022A,测试结果无水印。核心代码通过按钮回调函数完成AES加密与解密流程,包括字节替换、行移位、列混淆及密钥加等步骤。解密过程为加密逆向操作,确保数据安全性与完整性。完整程序结合128位块加密与可选密钥长度,适用于图像信息安全场景。

1.程序功能描述
基于AES的图像加解密算法matlab仿真,带GUI界面。在GUI界面上进行操作,分别对图像进行AES加密,AES解密。

2.测试软件版本以及运行结果展示
MATLAB2022A版本运行
1.jpeg
2.jpeg

(完整程序运行后无水印)

3.核心程序

```% --- Executes on button press in pushbutton3.
function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to pushbutton3 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
global Image_RGB;
global SBOX;
global invSBOX;
global w;
global polys;
global invpolys;
global images_AES;

[rr,cc] = size(Image_RGB);
% ܴ
for i = 1:rr/16
for j = 1:cc
images_deAES{i,j} = func_invAES(images_AES{i,j},w,invSBOX,invpolys,1);
end
end
% ʾ ܺ ͼ
for i = 1:rr/16
for j = 1:cc
tmp = (images_deAES{i,j})';
iamges_deaes(16(i-1)+1:16i,j) = double(tmp);
end
end
axes(handles.axes3);
imshow(iamges_deaes,[]);
% PSNR
[psnr,mse] = func_PSNR(Image_RGB,iamges_deaes)
% --- Executes on button press in pushbutton4.
function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to pushbutton4 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
clc;
clear;
close all;

```

4.本算法原理
AES是一种块加密算法,这意味着它处理固定长度的数据块。对于AES而言,块大小固定为128位(16字节),而密钥长度可以是128位、192位或256位。AES的工作流程包括多个轮次的替代和置换操作,这些操作增强了数据的安全性。

4.1 加密过程
AES的加密过程可以总结为以下几个步骤:

初始轮(Initial Round)

将明文块与密钥通过XOR运算进行混合。
主循环(Main Loop)

字节替换(SubBytes):每个字节被替换为其S-box中的对应值。S-box是一个非线性替换表,用于增加算法的复杂度。
行移位(ShiftRows):每一行的数据按照一定的规则向左或向右移动。
列混淆(MixColumns):每列的数据通过矩阵乘法进行混合。这一步骤确保了不同列之间的数据交互。
密钥加(AddRoundKey):将轮密钥与状态矩阵进行XOR操作。
最终轮(Final Round)

这一轮不包括列混淆步骤,其余步骤与主循环相同。
4.2 解密过程
解密过程是加密过程的逆向操作。具体步骤如下:

初始轮(Initial Round)

进行AddRoundKey操作。
主循环(Main Loop)

密钥加(AddRoundKey)
列逆混淆(InvMixColumns):使用特定的逆矩阵代替MixColumns中的矩阵。
行逆移位(InvShiftRows):与ShiftRows相反的操作。
字节逆替换(InvSubBytes):使用逆S-box替换字节。
最终轮(Final Round)

进行AddRoundKey操作后,执行InvShiftRows和InvSubBytes。

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