AES 加密算法小结

        AES 相对来说是一个比较重要的加密算法，应该去好好的了解一下，毕竟在对称加密中它的地位还是很高的。

        今天又把 AES 加密算法又过了一遍，具体来看 AES 加密算法学了有 4 到 5 次。今天算是把 AES 加密算法学完了，整个的加密过程算是有一个大概的了解了，解密过程也大概了解了一下，它不像 DES 属于对合运算，它需要把加密中每个过程求逆。

       AES 的加密过程着实要比 DES 难了许多，单单从数学方面就已经可以感觉到了。比如 AES 中涉及到了​乘法逆元的计算、多项式的计算、矩阵的计算​等。其实，这几个数学步骤如果能够快速的掌握的话，那么整个 AES 的理解就会轻松许多，我就是在数学方面花的时间多一些。

        除了数学方面的话，整个流程大致分为那么几个步骤：

       明文和密钥生成状态字，然后进行 S 盒变换、行移位变换、列混合变换、轮密钥加变换、以及子密钥的生成几个步骤。

       简单的描述一下这几个步骤：

       生成状态字，因为 AES 是分组加密算法，明文有固定的分组长度，密钥也有三种不同的长度，分别是 128、192 和 256 三种。按照 4 个字节为一列，按列存储生成状态字。

        S 盒变换，S 盒变换是整个 AES 加密算法中唯一一处非线性变换，将 8 位的输入经过变换后产生 8 位的输出，由于分组长度为 128 位，因此 AES 有 16 个 S 盒，而这 16 个 S 盒是完全相同的（DES 加密算法在进行 S 盒时，是 6 位的输入经过变换后产生 4 位的输出，共有 8 个 S 盒，且 8 个 S 盒各不相同）。S 盒可以通过查表进行完成，这个方式简单直观，也可以通过具体的数学变换进行完成，首先对输入的值求 GF(2^8) 的逆元，​然后与一个固定的常量矩阵相乘后，再与一个 8 位的常量进行模二加计算​（红字部分被称作​仿射映射​）。其实用这个过程把 GF(2^8) 有限域中的值计算一遍，就得到了第一种查表方法中的那张表。

        扩散层分为两步，分别是行移位和列混合（或者也成为列混淆）。

       行移位，按照将 S 盒变换后的状态字进行移位，这步相对简单，只要知道矩阵每行进行循环移位的位数即可。

        列混合，与一个固定的 4 * 4 的矩阵相乘，这里又是计算一个线性代数的东西，掌握方法就能计算了。

        子密钥生成，子密钥的生成这个步骤还需要抽空进一步熟悉一下。按照密钥的长度不同，加密的轮数是不同的。在 128 位长度密钥下，轮数一共有 10 轮，但是明文在进行第一轮运算变换前，会先与子密钥进行一次计算，因此一共需要生成 11 个子密钥。这点也是和 DES 有区别的地方，DES 进行 IP 置换时，是没有密钥参与计算的。子密钥的产生，除了第一个子密钥外，其余的密钥都是进行计算得到的，其中的计算涉及到 S 盒、移位、与每轮的轮系数进行模二加等。

        整个过程算是自己一边回忆一边写的，其中可能有不对的地方，尤其是在子密钥的描述中肯定会不准确。不过整个 AES 加密算法算是能把大体的流程串下来了，再经过简单的一些印象上的加深，应该对 AES 加密算法就算是入门了。