掌握 AES 加密算法精髓：分轮变换、密钥加和和字节代换 (aes详解)

先进加密标准（AES）是一种广泛使用的对称加密算法，因其安全性高、效率佳而广受业界推崇。本文将深入探索 AES 算法的核心组成部分：分轮变换、密钥加和和字节代换，揭示其加密和解密过程中的精髓。

分轮变换

分轮变换是 AES 算法中最重要的操作，它将初始数据块经过多次迭代处理，令其不可逆地加密。具体而言，每一轮变换包括以下步骤：

1. 字节代换（SubBytes）：将输入数据块中的每个字节替换为一个预定义的 S-box 中对应的值，增强数据的非线性度。
2. 行移位（ShiftRows）：将输入数据块的每一安全数据传输或存储的场景，包括：
   • 政府和军事通信
   • 电子商务
   • 网络安全
   • 数据保护
   • 区块链技术

   AES 算法的安全性已经过广泛测试和验证，被认为是当今最安全的加密算法之一。它的效率和安全性使其成为保护敏感信息和数据的理想选择。

   结论

   分轮变换、密钥加和和字节代换是 AES 加密算法的核心组成部分，它们协同作用，提供了极高的安全性。通过理解这些基本操作，我们可以更深入地了解 AES 算法的运作原理，并欣赏其在确保数据安全中的重要作用。

Advanced Encryption Standard（AES） 加密算法简介

AES（The Advanced Encryption Standard）是美国国家标准与技术研究所用于加密电子数据的规范。 它被预期能成为人们公认的加密包括金融、电信和政府数字信息的方法。 美国国家标准与技术研究所(NIST)在2002年5月26日建立了新的高级数据加密标准(AES)规范。 AES是一个新的可以用于保护电子数据的加密算法。 1998年National Institute of Standards and Technology（NIST）开始AES第一轮分析、测试和征集，共产生了15个候选算法。 其中包括CAST-256, CRYPTON, DEAL, DFC, E2, FROG, HPC, LOKI97, MAGENTA, MARS,RC6, Rijndael, SAFER+, Serpent, Twofish。 其中五个候选算法进入第二轮: MARS, RC6, Rijndael, Serpent, andTwofish. 1999年3月完成了第二轮AES2的分析、测试，最终确认Rijndael算法获得胜利。 NIST于2002年5月26日制定了新的高级加密标准（AES）规范。 AES是典型的对称加密算法，应用广泛。 数据发信方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。 收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。 在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。 其优点是对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。 不足之处是，双方都使用同样钥匙，安全性得不到保证。 在此扯一下题外话，不对称加密算法，比如著名的RSA算法，使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙----公钥和私钥。 在使用不对称加密算法加密文件时，只有使用匹配的一对公钥和私钥，才能完成对明文的加密和解密过程。 加密明文时采用公钥加密，解密密文时使用私钥才能完成，而且加密者知道收信方的公钥，只有解密者才是唯一知道自己私钥的人。 AES算法基于排列和置换运算。 排列是对数据重新进行安排，置换是将一个数据单元替换为另一个。 AES使用几种不同的方法来执行排列和置换运算。 AES是一个迭代的、对称密钥分组的密码，它可以使用128、192和256位密钥，并且用128位（16字节）分组加密和解密数据。 与公共密钥加密使用密钥对不同，对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据。 通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同。 迭代加密使用一个循环结构，在该循环中重复置换和替换输入数据。 密码学简介据记载，公元前400年，古希腊人发明了置换密码。 1881年世界上的第一个电话保密专利出现。 在第二次世界大战期间，德国军方启用“恩尼格玛”密码机，密码学在战争中起着非常重要的作用。 AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“state”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。 加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤 — 矩阵中的每一个字节都与该次round key做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。 — 通过一个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。 — 将矩阵中的每个横列进行循环式移位。 — 为了充分混合矩阵中各个直行的操作。 这个步骤使用线性转换来混合每内联的四个字节。

AES加密的详细过程是怎么样的?

详细过程如下图：

AES加密标准又称为高级加密标准Rijndael加密法，是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准。AES的基本要求是，采用对称分组密码体制，密钥长度可以为128、192或256位，分组长度128位，算法应易在各种硬件和软件上实现。

1998年NIST开始AES第一轮分析、测试和征集，共产生了15个候选算法。

1999年3月完成了第二轮AES2的分析、测试。2000年10月2日美国政府正式宣布选中比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen提出的一种密码算法Rijndael作为AES的加密算法。

AES加密数据块和密钥长度可以是128b、192b、256b中的任意一个。AES加密有很多轮的重复和变换。

加密算法之AES

AES采用分组密码体制，首先将明文分成以16个字节长度为基准字节段，如果最后不足16字节则同样使用填充。然后分组对每段字节段进行加密得到密文，再将最后得到的密文拼接在一起形成最终的密文。AES算法的密钥长度可以分为128位，256位，512位。

整个加密过程如下图所示:

功能实现，在客户端中将明文进行AES加密后通过TCP链接发送至另一个客户端，另一端通过密钥对密文进行解密得到明文

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