AES密钥扩展算法详解：致远OA V5.6操作手册

密钥扩展算法是高级加密标准(AES)的重要组成部分，尤其是在致远OA操作手册V5.6中详述的5.2章节。AES算法采用一个称为密钥扩展的过程来生成所需数量的密钥数据，以支持其加密和解密过程。AES算法允许三种密钥长度：128位、192位和256位，其中256位的扩展略有特殊性。 算法的核心步骤包括： 1. 密钥扩展：从原始的128位、192位或256位密钥K开始，通过SubWord()函数对每个4字节的输入进行S盒变换，这是AES的字节替代操作，类似于一个非线性函数。接着，使用RotWord()函数进行字节循环移位，然后结合轮常数Rcon[i]进行操作，这些Rcon[i]是GF(2^8)中的特定值，根据i的索引计算得出。 2. 对于Nk字节的每个轮次，算法会生成一个新的字w[i]，它是前一轮的字w[i-1]与Nk个位置之前的字w[i-Nk]进行异或(XOR)。当i是Nk的整数倍时，会在异或之前对w[i-1]进行额外的SubWord()变换。 在AES中，Nk的值根据密钥长度不同而变化：对于256位密钥，Nk=8，这意味着每8轮操作都会有一个特殊的字节替代。这一过程重复Nr轮次，总计生成Nb(Nr+1)个字节的密钥编排结果，其中Nb通常等于128位（16字节）。 密钥扩展的目的是为了提供足够的密钥多样性，确保即使部分密钥被泄露，整体系统的安全性仍能得到保持。在实现上，需要考虑密钥长度要求、限制以及针对不同平台的优化建议。例如，AES要求密钥长度与分组大小（128位）相匹配，并且参数化轮数以适应不同长度的密钥。 理解AES的密钥扩展算法对于开发和维护安全的通信系统至关重要，因为它直接影响着加密和解密的效率和安全性。在实际应用中，开发者必须遵循严格的伪代码流程，如图表11所示，以正确地扩展和利用密钥进行AES操作。同时，解密过程包括逆向的字节替代、行移位、列混合以及轮密钥加的操作，它们的逆变换用于还原原始信息。 密钥扩展算法是AES算法的加密核心，它通过复杂的数学运算生成所需的密钥材料，确保了数据的安全传输和存储。对于IT专业人士来说，掌握这个过程是确保信息安全实践的关键技能。