2024年6月1日发(作者：)

AES加密算法的原理详解

AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称密钥加密算法，

它是目前使用最广泛的加密算法之一、它用于保护计算机网络和数据通信

的安全性。本文将详细介绍AES加密算法的原理。

1. 字节替换（SubBytes）：

字节替换是AES中的第一步，它对明文块中的每个字节进行非线性的

替换。这个操作可以使用1个字节代换表（S-Box）来完成。S-Box是由

一个有限域GF(28)上的运算定义的一个字节代换表。字节替换的目的是

使加密过程中的非线性增加，提高系统的安全性。

2. 行移位（ShiftRows）：

行移位操作对明文分组中的字节进行循环移位。AES中，第一行保持

不变，第二行循环左移一位，第三行循环左移两位，第四行循环左移三位。

行移位的目的是在不改变数据的情况下改变各个字节的位置，增加密码的

复杂性。

3. 列混淆（MixColumns）：

列混淆操作对每一列进行混淆运算。AES中，列混淆操作采用一个固

定的矩阵与每一列进行乘法运算。该矩阵保证了加密操作的线性性质。列

混淆的目的是增加密码系统的抗差分攻击能力。

4. 轮密钥加（AddRoundKey）：

轮密钥加操作是AES中的最后一步，它将当前明文块与一个与之对应

的轮密钥进行异或运算。轮密钥由密钥扩展算法根据初始密钥生成。这个

操作将密钥的信息引入加密过程中，增加了加密的混淆性。

以上四步操作被称为一轮加密操作。AES加密算法中的轮数取决于密

钥的长度。128位密钥需要10轮，192位密钥需要12轮，256位密钥需

要14轮。加密的最后一轮操作中，不包括列混淆。

解密操作与加密操作相对应，只是步骤的顺序相反。解密过程中使用

的操作是字节替换的逆操作、行移位的逆操作、列混淆的逆操作以及轮密

钥加的逆操作。解密的最后一轮操作中同样不包括列混淆。

AES加密算法的安全性得到广泛认可，它已被政府和军事机构等高安

全性需求的组织采用。AES算法的设计和实现高效，适用于各种平台和操

作系统。这使得AES能够广泛应用于计算机网络、信息安全领域等，确保

数据的安全性和保密性。