1 算法背景及介绍
高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)作为传统对称加密算法标准DES的替代者,由美国国家标准与技术研究所(NIST)于1997年提出征集该算法的公告。1999年3月22日,NIST从15个候选算法中公布了5个候选算法进入第二轮选择:MARS,RC6,Rijindael,SERPENT和Twofish。
2000年10月2日,以安全性(稳定的数学基础,没有算法弱点,算法抗密码分析的强度,算法输出的随机性)、性能(必须能在多种平台上以较快的速度实现)、大小(不能占用大量的存储空间和内存)、实现特性(灵活行、硬件和软件实行性、算法的简单性等)为标准而最终选定了两个比利时研究者Vincent Rijinmen和Joan Daemen发明的Rijndael算法,并于2001年正式发布了AES标准。
AES算法本质上是一种对称分组密码*,采用代替/置换网络。AES算法主要包括三个方面:轮变化、圈数和**扩展。
AES每一个圈变换由以下三个层组成:
非线性层——进行Subbyte变换,非线性层由16个S盒并置起到混淆的作用
线行混合层——进行ShiftRow和MixColumn运算,线性混合层确保多轮之上的高度扩散
**加层——进行AddRoundKey运算,**加密层将子**异或到中间状态
Subbyte变换是作用在状态中每个字节上的一种非线性字节转换,可以通过计算出来的S盒进行映射。
ShiftRow是一个字节换位。它将状态中的行按照不同的偏移量进行循环移位。
在MixColumn变换中,把状态中的每一列看作GF(28)上的多项式a(x)与固定多项式c(x)相乘的结果
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