AES算法流程以与4种工作模式流程图.pdfAES算法流程以与4种工作模式流程图.pdfAES算法流程以与4种工作模式流程图.pdfAES算法流程以与4种工作模式流程图.pdfAES算法流程以与4种工作模式流程图.pdf AES(Advanced Encryption Standard)是一种广泛使用的块加密标准,它的全称为高级加密标准。AES算法以其高效性和安全性在信息安全领域占据重要地位。AES的核心是Rijndael算法,它支持不同长度的密钥和数据块,具体来说,数据块长度固定为128比特,而密钥长度可以是128、192或256比特。 AES加密过程分为多个轮次(Nr轮),每一轮都包含四个核心步骤: 1. **S盒变换(SubBytes)**:S盒是一个8x8的查找表,用于非线性地转换每个字节。输入是一个字节的高4位和低4位,根据这两个值在S盒中找到对应的替换值。S盒的构造涉及GF(2^8)域中的逆运算和仿射变换,增加了算法的非线性,提高了安全性。 2. **行移位(ShiftRows)**:状态矩阵的每一行都会进行循环移位,第一行不变,第二行向左移一位,第三行向左移两位,第四行向左移三位。这种操作使同一列的元素在不同行间错开,增强了混淆效果。 3. **列混淆(MixColumns)**:列混淆是通过特定的线性变换实现的,即将每一列的四个字节视为GF(2^8)域中的元素,进行一次线性组合。这使得列中的每个元素成为该列所有元素的某种线性组合,增加了算法的扩散性。 4. **轮密钥加(AddRoundKey)**:这是每次轮次开始时或结束时执行的操作,即将当前轮的子密钥与状态矩阵逐位异或,子密钥是由原始密钥经过密钥扩展算法生成的。 密钥调度算法是AES中的关键部分,它的目标是生成足够多的轮密钥供整个加密过程中使用。这个过程包括密钥扩展和轮密钥选择: 1. **密钥扩展(Key Expansion)**:从原始密钥开始,生成一个扩展密钥数组W,其中前Nk个字是原始密钥,其余的字通过一系列规则生成。对于不同长度的密钥,扩展规则略有不同,但总体上是通过对已有的密钥字进行位操作(如旋转、XOR等)来产生新的密钥字。 2. **轮密钥选择**:轮密钥按顺序从扩展密钥数组中提取,用于每一轮的AddRoundKey步骤。第一个轮密钥直接来自原始密钥,之后的轮密钥依次从扩展密钥中选取。 AES的解密过程与加密过程类似,只是S盒变换使用S盒的逆变换,以及在最后一轮中省去了列混淆步骤。通过这些步骤,AES能够在保持高效的同时提供强大的加密保护,确保数据的安全传输和存储。
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