AES加密算法原理及其实现(小学生不一定也能看懂版)

发布网友 发布时间：2024-10-24 00:24

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热心网友 时间：7分钟前

本文旨在以通俗易懂的方式解析AES加密算法，适合小学生理解。AES是一种使用单一密钥进行加密和解密的对称加密技术，与非对称加密（如SM2和RSA）不同。

理解AES的关键在于其分轮加密过程。每一轮加密都类似，只是每次使用不同的子密钥。例如，假设分三轮，原始密钥会通过某种方法变换为三个子密钥：原始密钥->密钥A->密钥B->密钥C。核心加密步骤是通过四个阶段进行：字节替换、行移位、列混淆以及加轮密钥。

在AES中，所有的计算都基于矩阵，原始数据和密钥都转化为16x16或更大尺寸的矩阵。以128位AES为例，将16个字符的原文和16字符的密钥转换成这样的矩阵，进行运算。加密中的一轮包括四个抽象但关键的步骤：字节替代（用预定义的S_box映射）、行移位（数据行位移）、列混淆（利用线性代数的矩阵运算）和加轮密钥（用密钥进行异或操作）。

解密则是通过逆向操作，即使用相应的逆矩阵和字节替换的逆映射进行。有限域的概念在此起到关键作用，确保了运算不会导致数据溢出。

最后，每一轮加密的总结是：SubBytes->ShiftRows->MixColumns->AddRoundKey，解密则是这四步的逆序。理解了这些，你已经掌握了AES的基本原理，可以尝试应用到自己的创新项目中，但请记住，理解加密是为了保护信息安全，而不是破解。