AES加密解密原理

AES加密

AES是一个对称密码，它的存在是为了取代被证明不安全的DES算法。

一、AES加密过程

上图为128位的加密过程，如果长度为192位，则要经过12轮加密运算，同理，256位的需要经过14轮加密。

以128位为例，其中9轮为循环运算，最后一轮只有步骤1，2，4，没有列混合。

明文长度固定为128位（16字节）
密钥长度可以是128、192、256位

二、初始变换

AES和DES一样是分组加密的
所以，把明文划分成若干个等长的明文块，分块进行加密、
将数据按照下图的方式进行排列，得到一个4 * 4的矩阵

将明文的4 * 4矩阵以及密钥的4 * 4矩阵进行异或操作。（按字节异或）

具体例子如下：

三、循环运算

3.1字节代换

将输入的矩阵通过这个S表，完成从一个字节到另一个字节的映射。

代换完成后如下：

3.2行移位

这个矩阵的第一行保持不变，第二行向左移动一个字节，第三行向左移动两个字节。第四行向左移动三个字节。

3.3列混合

列混合就是将输入的一个4×4的矩阵左乘一个给定的4×4矩阵。

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注意，这里的举证点乘与数学中的点成有些不同，这里的
加法变成了
异或运算，

普通的乘法变成了X乘，也就是 x-time算法
具体细节如下，
01
01与一个数相乘还是那个数本身。
02
将两个数都转为2进制，a7如果等于1，则去掉a7，左移一位，在右侧补0，然后异或00011011；a7如果等于0，则直接去掉a7，左移一位，在右侧补0。

03
对于03来说，要拆成02与01的异或，然后分别相乘，如上，最后在异或。

3.4轮密钥加

将矩阵与一个子密钥的没一列进行逐个异或，得到一个新的矩阵。

3.5子密钥扩展

一开始只有一个子密钥，需要经过循环扩展生成10轮的轮密钥。

1.如果i不是4的倍数，那么第i列由如下等式确定:

W5 = W1 W4
W6 = W2 W5

2.如果i是4的倍数，那么第i列由如下等式确定︰

这个T函数由3部分组成:字循环、字节代换和轮常量异或。

a.字循环：将1个字中的4个字节循环左移1个字节。即将输⼊字[b0, b1, b2, b3]变换成
[b1,b2,b3,b0]。

b.字节代换：对字循环的结果使⽤S盒进⾏字节代换。

c.轮常量异或：将前两步的结果同轮常量Rcon[j]进⾏异或，其中j表示轮数。

蓝色代表W(i-4)，橙色代表字节变换后的，黄色代表轮常量里的数R(J)。

以此类推，得到10轮变换所需要的轮密钥。