高级加密标准(AES)是一种广泛使用的加密算法,可以确保数据安全,它被用于各种应用,从保证通信安全到保护存储的数据。本条提供了AES的实用概览,包括实例计算,以帮助理解其操作。

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AES是一种对称的密钥加密算法,意思是同一密钥同时用于加密和解密,它运行在固定大小的数据块上,一般是128位,并支持128,192或256位的密钥大小. 加密过程涉及多轮替换,穿透,和混合数据以生成安全的密码文本.

加密进程

AES加密过程包括几个步骤:

  • SubBytes:[] 字节替换使用预定义的S-框.
  • ShiftRows:] 状态阵列的循环式移行.
  • 混音: 混合列以扩散数据.
  • AddRundKey:] 将状态与从主键衍生出来的圆形密钥组合在一起.

此顺序会根据密钥大小重复若干回合,最后一轮会省略MixColumns的步法.

示例计算

考虑用128位键加密一个简单的128位块。 初始的平话文字以十六进制表示为0011223356778899aabbccdeeff。 密钥为000102030405060708090a0b0c0d0e0f。 第一步是将圆形密钥添加到平话文字中, 从而形成一个新的状态。 随后的回合应用了替换、 移位、 混合和关键添加步骤, 将数据转换为密码文字 。

例如,在第一次AddRundKey操作后,状态变为:

平原文字: 0011223356778899aabcccdeeff

圆形键:000102030405060708090a0b0c0d0e0f

产生状态(hex):00102030405060708090a0b0c0d0e0f

这个过程贯穿所有回合,最终产生加密的密码文本.