AES 加密算法的原理详解

本教程摘选自 https://blog.csdn.net/_/article/details/ 的原理部分。

AES简介

明文P

没有经过加密的数据。
密钥K

用来加密明文的密码，在对称加密算法中，加密与解密的密钥是相同的。密钥为接收方与发送方协商产生，但不可以直接在网络上传输，否则会导致密钥泄漏，通常是通过非对称加密算法加密密钥，然后再通过网络传输给对方，或者直接面对面商量密钥。密钥是绝对不可以泄漏的，否则会被攻击者还原密文，窃取机密数据。
AES加密函数

设AES加密函数为E，则 C = E(K, P),其中P为明文，K为密钥，C为密文。也就是说，把明文P和密钥K作为加密函数的参数输入，则加密函数E会输出密文C。
密文C

经加密函数处理后的数据
AES解密函数

设AES解密函数为D，则 P = D(K, C),其中C为密文，K为密钥，P为明文。也就是说，把密文C和密钥K作为解密函数的参数输入，则解密函数会输出明文P。

在这里简单介绍下对称加密算法与非对称加密算法的区别。

对称加密算法

加密和解密用到的密钥是相同的，这种加密方式加密速度非常快，适合经常发送数据的场合。缺点是密钥的传输比较麻烦。
非对称加密算法

加密和解密用的密钥是不同的，这种加密方式是用数学上的难解问题构造的，通常加密解密的速度比较慢，适合偶尔发送数据的场合。优点是密钥传输方便。常见的非对称加密算法为RSA、ECC和EIGamal。

实际中，一般是通过RSA加密AES的密钥，传输到接收方，接收方解密得到AES密钥，然后发送方和接收方用AES密钥来通信。

本文下面AES原理的介绍参考自《现代密码学教程》，AES的实现在介绍完原理后开始。

AES为分组密码，分组密码也就是把明文分成一组一组的，每组长度相等，每次加密一组数据，直到加密完整个明文。在AES标准规范中，分组长度只能是128位，也就是说，每个分组为16个字节（每个字节8位）。密钥的长度可以使用128位、192位或256位。密钥的长度不同，推荐加密轮数也不同，如下表所示：

AES	密钥长度（32位比特字)	分组长度(32位比特字)	加密轮数
AES-128	4	4	10
AES-192	6	4	12
AES-256	8	4	14

下面分别介绍AES中一轮的4个操作阶段，这4分操作阶段使输入位得到充分的混淆。

逆字节代换也就是查逆S盒来变换，逆S盒如下：

行移位的逆变换是将状态矩阵中的每一行执行相反的移位操作，例如AES-128中，状态矩阵的第0行右移0字节，第1行右移1字节，第2行右移2字节，第3行右移3字节。

AES原理到这里就结束了。实际开发中都是直接使用第三方已经封装好的库，这时候就需要根据使用的编程语言直接加载第三方库，来实现。所以省去了原文的C的代码实现部分，愿意深度了解代码实现的请移步到文章开头标明的原文出处。

个人博客里面也有如何用 Java、JavaScript（含两者的跨语言加密解密）去实现的文章，感兴趣的可以在我的个人博客里面找一下。

RSA 加密算法原理简述：https://blog.csdn.net/gulang03/article/details/

Java 实现 AES 和 RSA 算法：https://blog.csdn.net/gulang03/article/details/

JS 与 JAVA 跨语言实现 RSA 和 AES 加密算法：https://blog.csdn.net/gulang03/article/details/

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