AES

介绍

密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。

说明

AES和Rijndael加密法并不完全一样，AES区块长度固定为128位，密钥长度可以是128，192或者256位。Rijndael加密法使用的密钥 >=128,<=256,%32==0。

加密过程

明文加密过程

密钥与明文

fig:

明文按byte进行划分，16个明文byte组成一个矩阵(state)，16x8=128bits即AES一个block的大小。

红色的是密钥，结构和state相似，也是16x8=128bits，和block大小相同，被称为roundkey（轮密）。其次，每一个round（轮函数）结束后，roundkey也会被修改，对应的修改算法/过程被称为密钥扩展算法（Key Expansion/Schedule）。

逐字节替换

fig:

平移行

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列混合

state与一个常数矩阵相乘

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位或操作

state与密钥XOR

轮密迭代过程

平移列

roundkey是一个4X4的密钥byte矩阵，每一列被称作一个word（在state矩阵中也是一样，word=column）。这一步取出最后一个word，对这个word向上shift1个

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只对最后一列操作，逐字节替换

完全类似SubBytes的操作：查S-box并进行byte替换。不同的是，对于state而言每一个byte都要查表；而roundkey只需要替换最后一个word的4个byte即可。

XOR1

第1个word（第一列）、经过上述两步操作后的最后1个word（第四列）和一个常量列向量RCON做XOR操作。RCON是一个常数项量

fig:

XOR2

新roundkey的对应word和旧roundkey的上一个word做XOR操作。语言描述不直观，需要借助公式说明，放心，一点都不复杂。先记旧roundkey=K，有K=[w_1, w_2, w_3, w_4]，新roundkey=K'，有K'=[w'1, w'2, w'3, w'4]。

w'_i = w'_i-1 XOR w_i, 1<i<=4