算法簡介

AES的全稱是Advanced Encryption Standard，意思是高級加密標準。

他的出現是為了取代DES加密算法的，DES算法的密鑰長度是56bit，所以算法的理論安全強度是2的56次方，現已不能滿足人類對安全性的需求，所以AES誕生了

AES和DES都是分組密碼，但是組的大小不一樣，DES是64bit一組，AES是128bit一組，密鑰長度DES是56位。但AES的密鑰長度可以是128、192、256，密鑰長度每多64位只會增加兩次輪函數的運用，128長度是10輪，192是12輪，256是14輪。

DES是基于Feistel的機構進行加密，每一輪加密的是64位的一半，也就是32位。

而AES不具有Feistel結構，每次迭代中就加密了所有的128位，所以一般情況下，AES的輪數會比DES少

需要理解的是AES算法是面向字節的加密算法，1字節有8位，也就是8位二進制，AES這里寫成16進制

算法流程圖

結構比DES看起來更簡單明了一些

只有密鑰生成和輪函數兩部分，這里不介紹密鑰生成函數，只介紹輪函數

密鑰加法層

密鑰K先生成K₀，和明文按位異或

輪函數

字節代換

如果不考慮S盒的生成過程，那字節代換就是一個查表的過程

對于輸入的128位，分成16個8位的二進制串，每個二進制串分成前后兩個4位2進制，轉換成對應的十六進制，作為查表用的行和列，找到表中對應的數就行

但是S盒是怎么產生的呢？

其實是經過兩部分操作后得到的，首先把一個字節的數換算成10進制，就會得到0-255的一個十進制數，計算一下他在模256下的逆元，由于0沒有逆元，這里規定為0是0的逆元。然后將剛剛的逆元以2進制的方法寫出來，進行以下的仿射變換（本質就是一個矩陣乘法）

得到的就是一個字節對應的值，0到255共256種不同的字節，S盒就是打表提前計算出來所有的數的值，便于直接利用，節約時間

行位移

行位移操作很簡單，就是將輸入的數據豎著寫為一個個規定大小的矩陣，進行位置上的變化

比如 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16記做：

15913

2	6	10	14
3	7	11	15
4	8	12	16

規定的大小要看你的密鑰長度是128還是192還是256，這三個分別對應4 * 4、4 * 6、4 * 8的矩陣

再根據位移表來位移就行，這三個對應的位移表不同，這里就只介紹128的

行C₀C₁C₂C₃

位移大小	0	1	2	3

上述表經過左移后得到的如下：

15913

6	10	14	2
11	15	3	7
16	4	8	12

列混合

列混淆子層是AES算法中最為復雜的部分，屬于擴散層，列混淆操作是AES算法中主要的擴散元素，它混淆了輸入矩陣的每一列，使輸入的每個字節都會影響到4個輸出字節。行位移子層和列混淆子層的組合使得經過三輪處理以后，矩陣的每個字節都依賴于16個明文字節成可能。其中包含了矩陣乘法、伽羅瓦域內加法和乘法的相關知識。

主要是在擴展域GF(2⁸)的矩陣加法與乘法，這里暫不仔細介紹

密鑰加

就是異或上此輪的密鑰K_i

總結

以上是生活随笔為你收集整理的AES加密算法｜密码学｜网络空间安全的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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