目录
AES算法
一.确定加密回合数-算法迭代次数-子密钥数
二.密钥扩展-循环密钥生成
三.加密解密
四. AES算法的特点
五. AES算法的应用
推荐参考：
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3359 blog.csdn.net/u 012470144/article/details/81259115
3359 blog.csdn.net/guidao 13/article/details/84135099
AES算法在DES算法本身没有设计缺陷，但计算硬件的飞速发展，使得DES的56位密钥空间不堪高速密钥的穷举攻击。 168位密钥空间的三重DES已经广泛用于扩展密钥空间，但三次DES串行加密也存在明显的弊端，这就是附加解密效率的降低。
鉴于DES解密、加密效率低下的缺点，美国国家标准与技术研究所(NIST )于2000年通过了选拔，来自多个候选算法的http://验证是最新的AES算法的Rijndael是比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计的组加密算法。 Rijndael是比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计的组加密算法。
3358 www.Sina.com/http://www.Sina.com /是组密码，明文组长度均为128位(16字节*8位)，密钥长度为128位、192位，另外在设计上，AES没有采用DES算法的Feistel结构，而是采用Rijndael算法。
高级加密标准
1、明文组：将明文分成128位的几个明文块，用选择的填充方法填充最后的明文块；
2、密钥扩展：使用密钥扩展算法将128个用户的主密钥扩展为r个循环密钥；
3、加密：每个明文块利用AES加密器和私钥，加密为密文块。
初始循环密钥加(AES,Advanced Encryption Standard)字节替换、行移位、列混合、循环密钥加； 最终非标准循环函数：字节替换、行移位、循环密钥相加； 4、将所有密文块连接起来，得到最终的密文结果。
SP结构
算法流程简介：
2、作为DES的替代算法，AES在设计上满足以下标准：
与DES一样，可以有效地防止已知的攻击； 加密算法易于实现现有软硬件平台，加密和解密的过程效率优于DES； 具有典型的对称群加密算法的特性，以快速混淆和扩频为设计原则，本质是循环函数过程的循环。Nr-1圈标准轮函数：
AES
的处理单位是字节，明文分组长度和密钥长度不同，加密轮数不同（10~14轮计算），以明文长度128位，密钥长度128位为例，128位的输入明文分组P和输入密钥K都被分成16个字节。确定方法如下。 ----数据表示：按列优先1、明密文分组：128位
将明文、密钥分组，分别记为P = P0 P1 … P15 和 K = K0 K1 … K15。如：明文分组为P = abcdefghijklmnop,其中的字符a对应P0，p对应P15。
明文分组：
明文分组用字节为单位的正方形矩阵描述，称为状态矩阵Ｓ。在算法的每一轮中，状态矩阵的内容不断发生变化，最后的结果作为密文输出。该矩阵中字节的排列顺序为从上到下、从左至右依次排列，如下图所示：
确定Nb：状态分为四行，Nb列（AES中Nb=128位/32=4）
密钥分组：
确定Nk：方法同上，密钥也可分为四行、Nk列（Nk＝密钥长度/32）；
2、确定Nr：迭代圈数Nr由Nb和Nk共同决定：
二、密钥扩展->圈密钥产生
将密钥扩展为44个圈密钥：初始轮密钥4个+加密10轮迭代40个圈密钥。128位密钥用字节为单位的矩阵表示，矩阵的每一列被称为1个32位比特字，通过密钥编排函数该密钥矩阵被扩展成一个44个字组成的序列W[0],W[1], … ,W[43]。
该序列的前4个元素W[0],W[1],W[2],W[3]是原始密钥，用于加密运算中的初始轮密钥加；
后面40个字分为10组，每组4个字（128比特）分别用于10轮加密运算中的轮密钥加。
1、扩展方法
将初始密钥输入到一个4*4的状态矩阵中，如图所示：
4*4矩阵的每一列的4个字节组成一个字，矩阵4列的4个字依次命名为W[0]、W[1]、W[2]和W[3]，它们构成一个以字为单位的数组W。例如，设密钥K为"abcdefghijklmnop",则K0 = ‘a’,K1 = ‘b’, K2 = ‘c’,K3 = ‘d’，W[0] = “abcd”，依次得到W[1]、W[2]和W[3]。接着，对W数组扩充40个新列，构成总共44列的扩展密钥数组。新列以如下的递归方式产生：
a.如果i不是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：W[i]=W[i-4]⨁W[i-1]
b.如果i是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：W[i]=W[i-4]⨁T(W[i-1])
其中，T是一个有点复杂的函数，函数T由3部分组成：字循环、字节代换和轮常量异或，其作用分别如下：
a.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]；
b.字节代换：对字循环的结果使用S盒进行字节代换；
c.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。轮常量Rcon[j]是一个字，其值见下表。
j
1
2
3
4
5
Rcon[j]
01 00 00 00
02 00 00 00
04 00 00 00
08 00 00 00
10 00 00 00
j
6
7
8
9
10
Rcon[j]
20 00 00 00
40 00 00 00
80 00 00 00
1B 00 0000
36 00 00 00
2、密钥扩展总结如下：
a）字转化：将初始密钥以列为主，转化为4个32 bits的字，分别记为w[0…3]；
b）密钥扩展：用户将密钥扩展为一个扩展密钥。
若i%4=0,则w[i]=w[i-4]⊕T(w[i-1]),否则w[i]=w[i-4]⊕w[i-1]；
c）圈密钥选择：从扩展密钥中选出圈密钥，第一个圈密钥由扩展密钥中的前Nb个字节组成，第二个圈密钥由接下来的Nb个字节组成，以此类推。按照如下方式，依次求解w[i]，其中i是整数并且属于[4,43]；
注意：
1、圈密钥的比特总数为数据块长度与圈数加1的积。
2、密钥扩展另一种说法：
a.当Nk<=6时：1) W[0],W[1]...W[Nk]依次填充；2) 扩展：若I%Nk==0，Temp=T(w[i-1])，w[i]=w[i-Nk]⊕Temp；否则，w[i]=w[i-Nk]⊕w[i-1]。
b.当Nk>6时:1) W[0],W[1]...W[Nk]依次填充；2) 扩展：若I%Nk==0，Temp=T(w[i-1])，若I%Nk==4，Temp=S(Temp)，w[i]=w[i-Nk]⊕Temp；否则，w[i]=w[i-Nk]⊕w[i-1]。
三、加密解密
AES加密过程涉及到4种操作：字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加。
1、初始轮密钥加（AddRoundKey）：将明文矩阵与子密钥矩阵的对应字节进行逐比特异或,明文矩阵⊕(W[0],W[1],W[2],W[3])--- AddRoundKey (ai,j,ki,j)=ai,j⊕ki,j=bi,j
2、Nr-1圈标准轮函数f
ａ.S盒变换（ByteSub）：按字节进行；高行低列，查表可得。
ｂ.行移位变换（ShiftRows）：将每行进行循环左移；0行不移，i行左移i个字节。
ｃ.列混合变换（MixColumns）：将State乘以一个固定的矩阵A，对State进行逐列进行变换，直到4列都变换完毕。
ｄ.圈密钥加：将状态矩阵与子密钥矩阵的对应字节进行逐比特异或
ｅ.循环进行Nr-1轮。
3、最后一圈非标准轮函数：不进行列混合变换
解密
AES解密过程，解密过程仍为10轮，每一轮的操作是加密操作的逆操作。由于AES的4个轮操作都是可逆的，因此，解密操作的一轮就是顺序执行逆行移位、逆字节代换、轮密钥加和逆列混合。同加密操作类似，最后一轮不执行逆列混合，在第1轮解密之前，要执行1次密钥加操作。
四、AES算法特点 分组算法：分组长度128位；安全性：不存在弱密钥：对密钥的选择无限制，未发现弱密钥以及半弱密钥；抗攻击能力强：可以抵抗穷举攻击、线性攻击、差分攻击；适应性强：密钥长度可变，128、192、256位；；采用SP结构：
五、AES算法应用 无线网络：IEEE802.11i在数据加密方面定义的CCMP、WRAP和TKIP三种加密机制；SSL/TSL；语音、视频信息加密：微信小程序;车辆啊远程无钥进入（RKE）系统、数据库加密、收费系统、PLC等多项领域。
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