AES加密算法流程介绍

Question

如题所述

Answer 1

AES算法简介

在美国政府公开征集高级加密标准（AES）后，Rijndael算法通过了安全性分析、软硬件性能评估等严格步骤，最终成为新标准，取代了DES加密算法。Rijndael算法在全世界密码工作者的响应中脱颖而出。

AES的基本结构

AES作为分组密码，每次加密一个128位的分组，即16个字节。密钥长度可选128、192或256位，加密轮数随之变化：AES-128需10轮，AES-192需12轮，AES-256需14轮。以AES-128为例，将介绍其加密流程。

AES算法流程

AES加密涉及四个核心操作：字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加。

解密算法的每一步对应加密算法的逆操作，加解密操作顺序相反，确保算法正确性。每轮的密钥由种子密钥通过密钥扩展算法得到。明文、密文和轮密钥均表示为4x4矩阵。

3.1 字节替代

通过S盒完成字节映射，提供混淆性。输入字节值通过S盒映射到输出值，逆S盒实现反向映射。

3.2 行移位

实现内部字节置换，提供扩散性。正向移位和逆向移位确保算法安全性。

3.3 列混淆

确保每个字节与整列其他值相关，增强加密强度。

3.4 轮密钥加

通过异或操作实现密钥与数据的加密或解密。

3.5 密钥扩展算法

通过一系列操作生成每轮所需的密钥，确保算法安全性。

小结

密码算法要求可逆性以实现正确解密。AES在固定密钥情况下，明文与密文一一对应，其各部件可逆。通过设计操作顺序，确保密文正确解密。