AES加密算法概述

AES（Advanced Encryption Standard）加密算法是一种广泛使用的对称加密算法，其工作原理可以简要概述如下：

一、密钥选择

AES 支持三种密钥长度：128 位、192 位和 256 位。密钥长度越长，加密强度越高，但计算资源消耗也会相应增加。在实际应用中，根据数据的重要性和安全需求选择合适的密钥长度。

二、密钥扩展

AES 算法将输入的密钥扩展成多个轮密钥（Round Keys）。这些轮密钥在后续的加密轮次中使用，确保每轮加密都使用不同的密钥，从而增强算法的安全性。

三、加密过程

AES 的加密过程包括多个轮次，每个轮次都执行以下四个步骤：

• 字节替换（SubBytes）：使用 S 盒（Substitution box）对输入数据的每个字节进行替换，增加数据的混淆程度。
• 行移位（ShiftRows）：将数据块（通常是 4x4 的矩阵）中的每一行进行循环左移，不同行的移动距离不同，以进一步扩散数据。
• 列混合（MixColumns）（除最后一轮外）：使用固定的矩阵与数据块的每一列进行矩阵乘法运算，进一步混淆数据。但在最后一轮加密中省略此步骤。
• 轮密钥加（AddRoundKey）：将当前轮次的轮密钥与数据块进行异或运算，将密钥信息融入加密过程。

四、解密过程

AES的解密过程是加密过程的逆操作。从最后一轮开始逆向执行以下步骤：

• 轮密钥加（AddRoundKey）：使用轮密钥与数据块进行异或运算。
• 逆列混合（InvMixColumns）（除第一轮外）：对数据块的每一列进行逆矩阵乘法运算，恢复列数据。
• 逆行移位（InvShiftRows）：将数据块的每一行进行逆向循环右移，恢复行数据。
• 逆字节替换（InvSubBytes）：使用 S 盒的逆表对数据块的每个字节进行替换，恢复原始数据。

五、特点与优势

安全性高：经过严格审查和实践验证，被认为是一种非常安全的加密算法。
速度快：采用高效的数学运算和硬件优化，能够快速完成加密和解密操作。
灵活性：支持多种密钥长度和加密模式，满足不同场景下的安全需求。