AES加密算法詳解

AES 是一個對稱密碼分組算法，分組長度為128bit,密鑰長度為128、192 和 256 bit。

整個加密過程如下圖所示。

1.密鑰生成算法

 密鑰擴展過程：

　　　　1)  將種子密鑰按下圖所示的格式排列，然后每32bit分別記為w[0]、w[1]、w[2]、w[3]；

　　　　2）依次取問w[5],w[6].......w[43],記為w[j]

　　　　 若j%4=0,則w[j]=w[j-4]⊕g(w[j-1]),否則w[j]=w[j-4]⊕w[j-1]；

　　函數g的流程說明：

　　　　a)  將w循環左移8比特；

　　　　b)  分別對每個字節做S盒置換；

　　　　c)  與32比特的常量（RC[j/4],0,0,0）進行異或，RC是一個一維數組，RC = {0x00, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1B}

2.字節替代（SubBytes）

將狀態矩陣中的元素通過S盒映射為一個新的字節：把該字節的高4位作為行值，低4位作為列值，取出S盒對應的元素作為輸出。

下圖(a)為S盒，圖(b)為S^-1（S盒的逆）

S盒內部計算方法：

y=Ax^-1+b

其中x*x^-1=1mod(x⁸+x⁴+x³+x²+1),則x為輸入元素，y為S盒輸出元素。

3.行移位（ShiftRows）

將狀態矩陣的第0行左移0字節，第1行左移1字節，第2行左移2字節，第3行左移3字節

 

4.列混合（MixColumns）

 

將每列的元素乘以一個行列式進行替換。

5.輪密鑰加（AddRoundKey）

 

輪密鑰加是將128位輪密鑰Ki同狀態矩陣中的數據進行逐位異或操作