AES加密算法

AES(Advanced Encryption Standard)加密算法

参考 “【AES加密算法】| AES加密过程详解| 对称加密| Rijndael-128| 密码学| 信息安全” https://www.bilibili.com/video/BV1i341187fK?from=search&seid=14609524973320441322
参考 《密码编码与信息安全——C++实践》

基本原理

• AES属于分组加密算法，属于对称加密，故在传递密钥途中有密钥泄露的风险
• 明文plainText和密文cipherText固定长度为128bit（16B）
• 密钥长度为128，192，256bit，密钥长度会改变算法循环次数，分别对应10/12/14轮循环
  

加密过程

• 先将16Byte(一个字节是一个0xFF)数据合成一个矩阵，再进行后续计算
  

• 以密钥为128bit为例，进行10轮循环，包含9轮循环运算和1轮最终轮运算，在最终轮运算中只进行1，2，4步骤（不进行列混合步骤）
  

• 初始变换。将明文矩阵和密钥矩阵按字节中每一位异或。
  
  

• 9轮循环中1.字节代换。这是一个S盒代换，是一个非线性代换。
  如将(0, 0)处19查S盒后替换。
  
  

• 9轮循环中2.行移位。将每一行字节按照字节循环左移。
  
  

• 9轮循环中3.列混合。将上一步得到的矩阵左乘一个矩阵（不是矩阵点乘的相乘相加）。而是相特殊乘（01相乘就是本身，无需管）再相互异或。
  
  

• 9轮循环中4.轮密钥加。即将上一步得到的矩阵的每一列和与子密钥矩阵异或操作。
  

密钥生成

使用密钥扩展得到10轮的密钥。将原初始密钥矩阵逐字节列向右边列扩展，根据该列是否是4的倍数扩展方式不同。如果是4的倍数则比较麻烦，如果不是4的倍数则需要进行异或操作。

• 若不是4的倍数
  
• 若是4的倍数，则要进行字循环；字节代换；轮常量异或。上面三步称为T函数，再将T函数得到的结果和W[i-4]异或。细节来说，就是先对W[i-1]即前一列数据循环左移一个字节；再对字循环结果使用S盒进行字节代换；再同轮常量进行异或。将得到的结果再和W[i-4]异或。