目前国内预付电费解决方案，大体是通过接触式或非接触式IC卡这种有形的物理介质来进行数据的传输，这种有形的物理介质存在着相当的缺陷：携带不方便，容易丢失，容易损坏；充值需要用户前往管理部门方可进行、费时费力；而且其加密算法一般是DES(Data Encryption Standard)、TEA(Tiny Encryption Algorithm)等，加密强度不高，运算速度不快，算法本身具有可破解性。要实现无介质预付费，实现不可靠信道的安全通信，密文是由人来传输，要求密文是固定长度的十进制数，如果使用现有加密算法对明文进行加密，再将密文转换成十进制数，不能完全利用该固定长度表示信息量，不能满足实际应用要求。因此，研究设计基于AES的十进制短分组加密算法很有实际意义。论文首先介绍了AES加密算法的发展史，数学基础和算法原理；针对实际应用中对加密算法的要求，对AES的S-盒、行移位、列混合、轮密钥加四种变换进行了重新设计，设计了基于AES的十进制短分组加密算法；设计了应用系统中的密钥分配、密钥管理动态密钥产生算法；规定了加密通信的明文帧格式，建立了不可靠信道加密通信的协议，实现了预付费代码表计不可靠信道安全通信。在预付电费解决方案中，我们在充分的考虑实际情况与安全系数的基础上，设计出了一整套加密系统。该系统在密钥的分发与管理中应解决对称加密中密钥分发和管理难的问题。它将AES加密算法、随机加密算法、混沌加密算法相结合，集中了以上三类加密算法的优点，如AES加密算法的安全性(抗各种攻击等)、运算的快速性；随机加密算法由参数决定加密算法，这里由密钥决定加密算法；混沌加密算法是一次一密，密钥对初始条件敏感。论文最后对基于AES的短分组加密算法进行安全性分析和仿真测试，通过限制表计用户每天的密文输入次数，解决短分组加密的穷举搜索问题。该算法满足实际应用中的安全需要。