【AES加密算法简介】
AES（Advanced Encryption Standard），中文名为高级加密标准，是2001年由美国国家标准与技术研究院（NIST）发布的对称加密算法，用于替代原有的DES（Data Encryption Standard）。AES的设计者是比利时的密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen，他们提出的Rijndael算法在激烈的竞争中胜出，成为AES的标准。
AES的特点包括：
1. 数据块大小固定为128位。
2. 密钥长度可变，支持128、192和256位，这为不同的安全性需求提供了选择。
3. 加密过程快速高效，适用于现代分布式网络环境。
4. 采用替换和置换相结合的方式，提高了算法的安全性和抗攻击能力。
【AES加密原理】
AES算法基于Rijndael结构，由多个轮的变换组成，包括字节代换、行移位、列混淆和密钥加四个操作。加密过程如下：
1. **字节代换**（SubBytes）：使用预定义的S盒进行非线性转换，每个8位字节都被替换为另一个8位字节。
2. **行移位**（ShiftRows）：对状态矩阵的行进行循环左移，不同行移动的位数不同。
3. **列混淆**（MixColumns）：对状态矩阵的列进行线性变换，以增加混淆度。
4. **密钥加**（AddRoundKey）：将当前轮的子密钥与状态矩阵逐字节异或，引入密钥。
这些操作会在每一轮中重复，最后一轮不进行列混淆操作。轮数取决于密钥长度，AES-128有10轮，AES-192有12轮，AES-256有14轮。
【密钥扩展】
密钥扩展是AES算法中的关键步骤，它将原始的用户密钥扩展为足够数量的子密钥，供加密和解密过程中使用。扩展过程涉及轮常数Rcon[]、旋转（RotWord）和S盒（SubWord）函数。
1. **旋转函数RotWord**：将一个32位字循环左移一位。
2. **S盒变换函数SubWord**：使用预定义的S盒对字的每个8位字节进行非线性替换。
3. **Rcon**：轮常数数组，根据轮数计算得到，用于增加密钥扩展的复杂性。
扩展密钥数组w[]的生成遵循特定规则，前Nk个元素是原始密钥，之后的元素通过异或和函数运算生成。
【C++实现】
在C++中实现AES加密算法，需要编写对应的函数来执行上述的字节代换、行移位、列混淆以及密钥扩展等操作。示例中的C++代码展示了AES-128的密钥扩展过程，使用了`bitset`库来处理位操作，并定义了S盒和轮常数。实际的加密和解密过程还需要实现上述的四个基本操作，并结合密钥扩展生成的子密钥，对明文或密文进行处理。
总结来说，AES加密算法是一种强大的对称加密标准，其C++实现涉及到字节操作、矩阵变换和密钥扩展等多个步骤。理解和掌握AES的工作原理及实现细节，对于进行数据安全保护和网络安全编程至关重要。
