AES(Advanced Encryption Standard)加密算法是一種廣泛使用的對稱加密算法,主要用於保護數據的機密性。以下是AES加密原理的詳細解釋:
明文分組。AES算法將明文數據分成多個固定長度的塊,每個塊大小為128位。如果明文長度不是128位的倍數,則需要進行填充(Padding)操作,以確保每個塊的大小一致。
密鑰擴展。AES算法支持三種密鑰長度:128位、192位和256位。從初始密鑰開始,通過一個特定的密鑰擴展過程生成多個輪密鑰,這些輪密鑰在加密過程中用於與明文塊進行異或操作。
加密過程。AES的加密過程包括多個輪(Rounds)的操作,每輪操作包含四個主要步驟:位元組代換(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混合(MixColumns)和輪密鑰加(AddRoundKey)。位元組代換使用S-Box替換每個位元組,行移位調整每行的位元組順序,列混合通過線性變換混合每個列的數據,輪密鑰加將輪密鑰與數據塊進行異或操作。最後一輪沒有列混合步驟。這些步驟確保了即使兩個明文塊相同,它們加密後的密文也會不同,提高了安全性。
解密過程。解密過程與加密過程相似,只是使用了相同的密鑰。解密時,首先使用輪密鑰對密文進行逆操作,然後逐步逆轉加密過程中的步驟,直到得到原始的明文。
AES算法因其高度的安全性和廣泛的適用性而被廣泛採用。它被用於保護從消費者數據到軍事和政府機密的各種敏感信息。由於其算法的公開性,AES也促進了安全性和可信度的提高。