8、古典与现代密码学核心技术解析

古典与现代密码学核心技术解析

1. 高级加密标准（AES）

1.1 AES加密步骤

AES加密包含多个重要步骤，以下是主要步骤的详细介绍：
- Shift Rows ：该步骤会对状态矩阵的行进行循环移位操作。在AES中，第一行保持不变，第二行的字节向左移动一位，第三行和第四行分别向左移动两位和三位。
- Mix - Columns ：此步骤进行矩阵乘法，将矩阵元素相乘并相加。其中，字节被视为x7阶多项式系数，加法使用异或（XOR）运算。在进行位移位时，如果移位后的值大于FF16，则需要与1B (16)进行条件异或操作，以修正溢出问题。每一列作为GF (28)上的多项式进行模运算。
- Add Round Key ：将轮密钥与当前状态进行异或操作。
- AES Key Schedule ：密钥调度表列出了每一轮的密钥。从初始加密密钥（白化密钥）开始，通过递归过程从先前的轮密钥推导出每一轮的密钥。密钥调度表生成的密钥数量为Nr + 1，其中Nr是轮数。不同的AES变体，密钥调度表会略有不同，且操作对象为4字节的块（字）。初始密钥长度可以是128、192或256位，分别对应Nk = 4、6或8个字。密钥调度表的前Nk个输出字直接取自初始密钥。

1.2 AES解密过程

要解密AES生成的密文，需要撤销加密过程中使用的所有操作。具体步骤如下：
1. 逆向轮变换 ：对密文按逆序执行轮变换（Sub - Bytes、Shift -