详细描述AES算法中的字节代换、行移位、列混合、轮密钥加、密钥扩展、逆字节代换、逆行移位、逆列混合、逆轮密钥加的原理和过程、所用的式子、所用的数学算法

时间: 2023-10-05 20:06:54 浏览: 220
1. 字节代换(SubBytes): AES算法中的字节代换是一种用于替换二进制数据的操作,它将每个输入字节映射到一个特定的输出字节,从而实现数据加密。字节代换操作使用一个16×16的S盒(Substitution box)来完成,该S盒是一个由256个元素组成的字节数组,其中每个元素都是一个8位二进制数。S盒中的每个元素都与输入字节的一个特定值相关联,当输入字节被送入S盒进行加密时,它会被替换为S盒中与其相关联的元素值。 2. 行移位(ShiftRows): AES算法中的行移位操作是一种用于对输入数据进行重排的操作,它通过移动输入数据中的每一行来改变其顺序。在AES算法中,行移位操作是通过将每一行向左移动一定数量的列来实现的,其中第一行不移动,第二行向左移动一列,第三行向左移动两列,第四行向左移动三列。行移位操作可以有效地增加加密算法的复杂度,从而提高加密的安全性。 3. 列混合(MixColumns): AES算法中的列混合操作是一种用于对输入数据进行变换的操作,它通过将输入数据中的每一列进行线性变换来改变其值。在AES算法中,列混合操作是通过将每一列与一个特定的矩阵进行乘法运算来实现的,其中矩阵的每个元素都是一个8位二进制数。列混合操作可以有效地增加加密算法的复杂度,从而提高加密的安全性。 4. 轮密钥加(AddRoundKey): AES算法中的轮密钥加操作是一种用于对输入数据进行变换的操作,它通过将输入数据中的每一个字节与一个特定的轮密钥进行异或运算来改变其值。在AES算法中,轮密钥加操作是在每一轮加密过程中进行的,其中轮密钥是从输入密钥中生成的。轮密钥加操作可以有效地增加加密算法的复杂度,从而提高加密的安全性。 5. 密钥扩展(KeyExpansion): AES算法中的密钥扩展操作是一种用于生成轮密钥的操作,它通过对输入密钥进行变换来生成一系列的轮密钥。在AES算法中,密钥扩展操作是在加密操作之前进行的,其中输入密钥是一个由128位二进制数组成的密钥。密钥扩展操作可以有效地增加加密算法的复杂度,从而提高加密的安全性。 6. 逆字节代换(InvSubBytes): AES算法中的逆字节代换操作是一种用于解密数据的操作,它与字节代换操作相反,将每个输入字节映射回原始的明文字节。逆字节代换操作使用一个16×16的逆S盒来完成,该逆S盒是一个由256个元素组成的字节数组,其中每个元素都是一个8位二进制数。逆S盒中的每个元素都与输出字节的一个特定值相关联,当加密数据被送入逆S盒进行解密时,它会被替换为逆S盒中与其相关联的元素值。 7. 逆行移位(InvShiftRows): AES算法中的逆行移位操作是一种用于解密数据的操作,它与行移位操作相反,通过将输入数据中的每一行向右移动来改变其顺序。在AES算法中,逆行移位操作是通过将每一行向右移动一定数量的列来实现的,其中第一行不移动,第二行向右移动一列,第三行向右移动两列,第四行向右移动三列。 8. 逆列混合(InvMixColumns): AES算法中的逆列混合操作是一种用于解密数据的操作,它与列混合操作相反,通过将输入数据中的每一列进行逆向线性变换来改变其值。在AES算法中,逆列混合操作是通过将每一列与一个特定的逆矩阵进行乘法运算来实现的,其中逆矩阵的每个元素都是一个8位二进制数。逆列混合操作可以有效地增加解密算法的复杂度,从而提高解密的安全性。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

基于C语言实现的aes256加密算法示例

实际的加密和解密过程涉及到多次的字节替换、行移位、列混淆以及轮密钥加法等步骤。 总结起来,基于C语言实现的AES256加密算法需要理解并实现以下核心部分: - 结构体`aes256_context`的定义和使用 - 密钥的扩展和...
recommend-type

AES加密算法的原理详解与实现分析

主要介绍了高级加密标准(AES,Advanced Encryption Standard)为最常见的对称加密算法(微信小程序加密传输就是用这个加密算法的)。对称加密算法也就是加密和解密用相同的密钥,需要的朋友可以参考下
recommend-type

vue项目中使用AES实现密码加密解密(ECB和CBC两种模式)

AES(Advanced Encryption Standard)是一种广泛使用的对称加密算法,能够提供高效且安全的数据加密。本篇将详细介绍如何在Vue项目中利用AES实现密码的加密与解密,并对比ECB和CBC两种不同的工作模式。 首先,让...
recommend-type

Java AES256加密解密示例代码

加密算法使用PBKDF2WithHmacSHA256算法生成密钥,然后使用AES/CBC/PKCS5Padding算法进行加密。在加密过程中,我们使用了IvParameterSpec和Cipher两种对象,IvParameterSpec用于设置初始向量,Cipher用于进行加密操作...
recommend-type

java实现的AES加密算法完整实例

AES(Advanced Encryption Standard)是一种广泛使用的对称加密算法,它基于块加密,使用相同的密钥进行加密和解密。在Java中,AES加密通常通过Java Cryptography Extension (JCE)库来实现。以下是对给定的`AESCrypt...
recommend-type

利用迪杰斯特拉算法的全国交通咨询系统设计与实现

全国交通咨询模拟系统是一个基于互联网的应用程序,旨在提供实时的交通咨询服务,帮助用户找到花费最少时间和金钱的交通路线。系统主要功能包括需求分析、个人工作管理、概要设计以及源程序实现。 首先,在需求分析阶段,系统明确了解用户的需求,可能是针对长途旅行、通勤或日常出行,用户可能关心的是时间效率和成本效益。这个阶段对系统的功能、性能指标以及用户界面有明确的定义。 概要设计部分详细地阐述了系统的流程。主程序流程图展示了程序的基本结构,从开始到结束的整体运行流程,包括用户输入起始和终止城市名称,系统查找路径并显示结果等步骤。创建图算法流程图则关注于核心算法——迪杰斯特拉算法的应用,该算法用于计算从一个节点到所有其他节点的最短路径,对于求解交通咨询问题至关重要。 具体到源程序,设计者实现了输入城市名称的功能,通过 LocateVex 函数查找图中的城市节点,如果城市不存在,则给出提示。咨询钱最少模块图是针对用户查询花费最少的交通方式,通过 LeastMoneyPath 和 print_Money 函数来计算并输出路径及其费用。这些函数的设计体现了算法的核心逻辑,如初始化每条路径的距离为最大值,然后通过循环更新路径直到找到最短路径。 在设计和调试分析阶段,开发者对源代码进行了严谨的测试,确保算法的正确性和性能。程序的执行过程中,会进行错误处理和异常检测,以保证用户获得准确的信息。 程序设计体会部分,可能包含了作者在开发过程中的心得,比如对迪杰斯特拉算法的理解,如何优化代码以提高运行效率,以及如何平衡用户体验与性能的关系。此外,可能还讨论了在实际应用中遇到的问题以及解决策略。 全国交通咨询模拟系统是一个结合了数据结构(如图和路径)以及优化算法(迪杰斯特拉)的实用工具,旨在通过互联网为用户提供便捷、高效的交通咨询服务。它的设计不仅体现了技术实现,也充分考虑了用户需求和实际应用场景中的复杂性。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【实战演练】基于TensorFlow的卷积神经网络图像识别项目

![【实战演练】基于TensorFlow的卷积神经网络图像识别项目](https://img-blog.csdnimg.cn/20200419235252200.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3MTQ4OTQw,size_16,color_FFFFFF,t_70) # 1. TensorFlow简介** TensorFlow是一个开源的机器学习库,用于构建和训练机器学习模型。它由谷歌开发,广泛应用于自然语言
recommend-type

CD40110工作原理

CD40110是一种双四线双向译码器,它的工作原理基于逻辑编码和译码技术。它将输入的二进制代码(一般为4位)转换成对应的输出信号,可以控制多达16个输出线中的任意一条。以下是CD40110的主要工作步骤: 1. **输入与编码**: CD40110的输入端有A3-A0四个引脚,每个引脚对应一个二进制位。当你给这些引脚提供不同的逻辑电平(高或低),就形成一个四位的输入编码。 2. **内部逻辑处理**: 内部有一个编码逻辑电路,根据输入的四位二进制代码决定哪个输出线应该导通(高电平)或保持低电平(断开)。 3. **输出**: 输出端Y7-Y0有16个,它们分别与输入的编码相对应。当特定的
recommend-type

全国交通咨询系统C++实现源码解析

"全国交通咨询系统C++代码.pdf是一个C++编程实现的交通咨询系统,主要功能是查询全国范围内的交通线路信息。该系统由JUNE于2011年6月11日编写,使用了C++标准库,包括iostream、stdio.h、windows.h和string.h等头文件。代码中定义了多个数据结构,如CityType、TrafficNode和VNode,用于存储城市、交通班次和线路信息。系统中包含城市节点、交通节点和路径节点的定义,以及相关的数据成员,如城市名称、班次、起止时间和票价。" 在这份C++代码中,核心的知识点包括: 1. **数据结构设计**: - 定义了`CityType`为short int类型,用于表示城市节点。 - `TrafficNodeDat`结构体用于存储交通班次信息,包括班次名称(`name`)、起止时间(原本注释掉了`StartTime`和`StopTime`)、运行时间(`Time`)、目的地城市编号(`EndCity`)和票价(`Cost`)。 - `VNodeDat`结构体代表城市节点,包含了城市编号(`city`)、火车班次数(`TrainNum`)、航班班次数(`FlightNum`)以及两个`TrafficNodeDat`数组,分别用于存储火车和航班信息。 - `PNodeDat`结构体则用于表示路径中的一个节点,包含城市编号(`City`)和交通班次号(`TraNo`)。 2. **数组和变量声明**: - `CityName`数组用于存储每个城市的名称,按城市编号进行索引。 - `CityNum`用于记录城市的数量。 - `AdjList`数组存储各个城市的线路信息,下标对应城市编号。 3. **算法与功能**: - 系统可能实现了Dijkstra算法或类似算法来寻找最短路径,因为有`MinTime`和`StartTime`变量,这些通常与路径规划算法有关。 - `curPath`可能用于存储当前路径的信息。 - `SeekCity`函数可能是用来查找特定城市的函数,其参数是一个城市名称。 4. **编程语言特性**: - 使用了`#define`预处理器指令来设置常量,如城市节点的最大数量(`MAX_VERTEX_NUM`)、字符串的最大长度(`MAX_STRING_NUM`)和交通班次的最大数量(`MAX_TRAFFIC_NUM`)。 - `using namespace std`导入标准命名空间,方便使用iostream库中的输入输出操作。 5. **编程实践**: - 代码的日期和作者注释显示了良好的编程习惯,这对于代码维护和团队合作非常重要。 - 结构体的设计使得数据组织有序,方便查询和操作。 这个C++代码实现了全国交通咨询系统的核心功能,涉及城市节点管理、交通班次存储和查询,以及可能的路径规划算法。通过这些数据结构和算法,用户可以查询不同城市间的交通信息,并获取最优路径建议。