密码复习——AES

最新推荐文章于 2023-09-09 16:22:30 发布

iecho呀

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文章标签：矩阵线性代数算法

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/nobugnomoney/article/details/130848571

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AES是一种分组加密算法，其基本操作包括字节代换、行移位、列混合和轮密钥加。明文以128位字节矩阵形式排列，通过9轮循环加密，最后一轮不进行列混合。密钥长度可为128、192、256位，初始128位密钥经扩展后用于每轮加密。密钥拓展过程中涉及字循环、字节代换和轮常量异或。

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AES——分组加密

明文的固定长度128位，密钥长度可以是128、192、256位

按明文与密钥长度都是128位来解释AES的加密过程：

在这里插入图片描述

在AES中，明文是以字节的形式排列，一个字节8bit位，排列如下：
在这里插入图片描述

AES的整体加密流程：
在这里插入图片描述

其中最后一轮第十轮是没有列混合的。

初始变换

初始变换就是将明文的字节矩阵和子密钥矩阵进行异或：

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g)]

关于子密钥的产生，在下面有说明。

9轮循环

字节代换

在这里插入图片描述

就是经过一个字节代换的表，进行代换，很好理解。
在这里插入图片描述

行移位

在这里插入图片描述

第一行不动，第二行左移动一个字节，第二行左移动2个字节，第二行左移动3个字节

在这里插入图片描述

很easy。

列混合

将输入的4*4矩阵左乘一个给定的4 * 4矩阵。

在这里插入图片描述

计算的方式并不是简单的矩阵相乘，是在GF（2^8）域上的乘法，可以参考另一篇文章，密码学数学基础或者ECC加密。

轮密钥加

在这里插入图片描述

与子密钥进行一一异或，下面是关于密钥拓展。

密钥拓展

初始是128bit的密钥，转换成和明文一样的字节排列顺序：

在这里插入图片描述

之后进行拓展，拓展的规律：

1、如果i不是4的倍数 W[i]=W[i-4]^W[i-1]
2、如果i是4的倍数 W[i]=W[i-4]^T(W[i-1])

函数T由三部分组成：字循环、字节代换、轮常量异或，轮常量异或的表如下

在这里插入图片描述

字循环

将1个字中的4个字节循环左移1个字节。即将输⼊字[b0, b1, b2, b3]变换成 [b1,b2,b3,b0]。

在这里插入图片描述

字节代换

对字循环的结果使⽤S盒进⾏字节代换。

在这里插入图片描述

轮常量异或

将前两步的结果同轮常量Rcon[j]进⾏异或，其中j表示轮数。

在这里插入图片描述

拓展的结果：

在这里插入图片描述

最后梳理一下AES的整体的加密过程：

在这里插入图片描述