AES(Advanced Encryption Standard)算法即高級加密標準，在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標準。在微信小程序的數(shù)據(jù)傳輸過程中用到的加密算法。AES算法是用來替代原先的DES，目前已經(jīng)被全世界廣泛使用，同時AES已經(jīng)成為對稱密鑰加密中最流行的算法之一。AES支持三種長度的密鑰：128位，192位，256位。根據(jù)密鑰長度的不同，可以將AES分為AES128，AES192，AES256三種。這里我們主要對AES128進行具體講解。

在AES算法中，以字節(jié)為處理單位，128長度的分組可以分為16個字節(jié)（每個字節(jié)8位），將這16個字節(jié)從左到右從上到下依次排列構(gòu)成一個4*4的矩陣，這個矩陣稱為狀態(tài)矩陣，如圖2.1(a)是以明文abcdefghijklmnop為例構(gòu)成的一個明文矩陣，(b)是與之對應(yīng)的用十六進制數(shù)表示的狀態(tài)矩陣。輸入的明文分組可以構(gòu)成一個明文初始狀態(tài)矩陣。同樣的密鑰也構(gòu)成一個狀態(tài)矩陣，并通過密鑰擴展函數(shù)將其擴展為44個字節(jié)組成的序列由W0-W44表示，其中W0-W3是初始密鑰，后面的40個字節(jié)分為10組分別用于輪函數(shù)中的輪密鑰加。

(a)

 (b)

圖 2.1

AES算法原理流程圖如圖3.1所示，明文首先和原始密鑰進行依次異或運算，然后經(jīng)過輪函數(shù)加密之后形成密文，其中前九次的輪函數(shù)所做的操作都是一樣的（字節(jié)代換、行移位、列混合、輪密鑰加），而第十次的輪函數(shù)和前九次不同（字節(jié)代換、行移位、輪密鑰加）。

圖 3.1

（1）字節(jié)代換

簡單的來說就是一個查表的過程，在加密時將狀態(tài)矩陣中的一個輸出字節(jié)的高四位作為行號，低四位作為列號，用S盒中對應(yīng)行列位置的元素進行替換，如圖3.2所示是一個S盒，圖3.3所示是對上文中明文的狀態(tài)矩陣進行字節(jié)代換之后得到的結(jié)果。

圖 3.2

圖 3.3

（2）行移位

行移位就是將狀態(tài)矩陣的第i行循環(huán)左移i位，如圖3.4所示就是將經(jīng)字節(jié)替換后的狀態(tài)矩陣進行行移位之后的結(jié)果，第0行左移0位，第一行左移1位，第二行左移2位，第三行左移3位。

圖 3.4

（3）列混合

將狀態(tài)矩陣進行左乘一個給定矩陣的操作，如圖3.5所示，是將行移位之后的矩陣進行列混合運算之后的結(jié)果，在列混合中的乘法和普通的乘法不相同，其規(guī)則如圖3.6所示。

圖 3.5

圖 3.6

（4）輪密鑰加

輪密鑰加是將狀態(tài)矩陣中的數(shù)據(jù)以列為單位與每一輪的密鑰進行異或運算，例如在第一輪中的輪密鑰加密鑰為W4，W5，W6，W7，明文的狀態(tài)矩陣的第一列與W4進行異或運算，如圖3.7所示是以上文中的明文進行輪密鑰加后的結(jié)果。

圖 3.7

假設(shè)在算法開始時給定的密鑰為abcdefghijklmnop，對其進行擴展就是進行如圖4.1所示的步驟，最終會形成10組子密鑰。

圖 4.1

輪常量表如圖4.2所示 

圖 4.2

以上就是AES算法的加密過程。

來源：

https://blog.csdn.net/weixin_45454242/article/details/127080264

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