密碼學(xué)之高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES)
前言
還是有關(guān)block cipher的文章。
上文的DES以及跟不上時代的步伐了，而代替DES的，是這篇文章的AES。
一、State
AES的所有運(yùn)算都是基于一個State的概念，State是一個二維數(shù)組，一共4行列，數(shù)組中的每一個元素都是一個8-bit (1 byte)的二進(jìn)制序列。
的值是根據(jù)輸入序列的長度（也就是block length）
決定的：
.如果block length為128，那么就是4行4列。
現(xiàn)在，我們用 代表這個二維數(shù)組，用下標(biāo)
和
來進(jìn)行索引。
對于任意一個輸入序列 ，我們用如下的方式將其轉(zhuǎn)化為State數(shù)組：
很明顯，其逆運(yùn)算——將State二維數(shù)組還原為一維序列的方式為：
二、AES算法
AES一共可以有三種不同的master key的長度，128 bits, 192 bits和256 bits. 每一個長度對應(yīng)不同的round數(shù)——128 bits對應(yīng)10輪，192 bits對應(yīng)12輪，256 bits對應(yīng)14輪。
AES的的算法如下：
*Nk為master key的長度除以32，Nb為本文中的b，Nr為round數(shù)（循環(huán)次數(shù)）。這里的word代表一個32-bit的二進(jìn)制序列。
其中，四個函數(shù)SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey分別如下：
SubBytes是用一個可逆的S-box:? 將我們的State中的每一個元素替換為新的元素。我們的S-box，簡單地說是一張
的表格，我們將一個8-bit序列切割為2個長度為4-bit的序列，第一個4-bit序列決定行，第二個4-bit序列決定列。
ShiftRows是將State二維數(shù)組中的后三行rotate，如圖所示
MixColumns是對我們State中的每一列進(jìn)行一系列的運(yùn)算，同一列中的每一個元素都將參與到運(yùn)算中（故名Mix Column），詳細(xì)可參照FIPS 197的文檔，在此不進(jìn)行說明。
AddRoundKey是將我們的State與我們的round key進(jìn)行一個XOR運(yùn)算：
三、Key Schedule
我們用 來代表我們的master key，我們用如下的方法來將我們的
擴(kuò)張成為
（這里的w就是上一節(jié)里面的w）：
其中，SubWord是將一個32-bit的序列切分為4個8-bit的序列，每一個8-bit序列通過上述的S-Box替換為一個新的8-bit值。RotWord是將一個32-bit/4-byte的序列向左旋轉(zhuǎn)1個byte的長度。
后記
block cipher好像寫得差不多了…準(zhǔn)備近幾天再看看有沒有其他值得寫得地方。
參考資料：
NIST Computer Security Division - FIPS 197, Advanced Encryption Standard (AES)
使用工具：Drawio: https://app.diagrams.net
THE END.
