AES加密算法详解

AES 是一个对称密码分组算法，分组长度为128bit,密钥长度为128、192 和 256 bit。

整个加密过程如下图所示。

1.密钥生成算法

 密钥扩展过程：

　　　　1)  将种子密钥按下图所示的格式排列，然后每32bit分别记为w[0]、w[1]、w[2]、w[3]；

　　　　2）依次取问w[5],w[6].......w[43],记为w[j]

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

　　函数g的流程说明：

　　　　a)  将w循环左移8比特；

　　　　b)  分别对每个字节做S盒置换；

　　　　c)  与32比特的常量（RC[j/4],0,0,0）进行异或，RC是一个一维数组，RC = {0x00, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, 0x1B}

2.字节替代（SubBytes）

将状态矩阵中的元素通过S盒映射为一个新的字节：把该字节的高4位作为行值，低4位作为列值，取出S盒对应的元素作为输出。

下图(a)为S盒，图(b)为S^-1（S盒的逆）

S盒内部计算方法：

y=Ax^-1+b

其中x*x^-1=1mod(x⁸+x⁴+x³+x²+1),则x为输入元素，y为S盒输出元素。

3.行移位（ShiftRows）

将状态矩阵的第0行左移0字节，第1行左移1字节，第2行左移2字节，第3行左移3字节

4.列混合（MixColumns）

将每列的元素乘以一个行列式进行替换。

5.轮密钥加（AddRoundKey）

 

轮密钥加是将128位轮密钥Ki同状态矩阵中的数据进行逐位异或操作