MATLAB实现AES加密算法详解

"AES加密算法MATLAB仿真教程" AES（Advanced Encryption Standard）是一种广泛使用的对称加密算法，设计用于保护电子数据的安全。本资源提供了一个使用MATLAB实现AES加密算法的详细指南，对于学习和理解AES工作原理以及如何在实际编程环境中应用该算法具有重要价值。 1. **AES算法概述** AES由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计，于2001年被美国国家标准与技术研究所(NIST)采纳为新的数据加密标准，替代了原有的DES算法。AES基于块密码，使用128位的明文块和密钥进行操作，支持128、192和256位的密钥长度。 2. **MATLAB实现** 在MATLAB中实现AES，涉及到多个关键步骤，包括有限域算术、S盒、RCON生成、密钥扩展等。MATLAB代码提供了直观的实现方式，有助于深入理解AES的内部机制。 3. **有限域算术** - **字节表示形式**：AES算法中涉及不同类型的字节表示，包括二进制、十进制、十六进制和多项式形式。在MATLAB中，这些表示方法用于进行计算和转换。 - **多项式加法、乘法和除法**：在有限域GF(2^8)中，这些运算是AES中的基本操作，例如在子密钥生成和密钥扩展过程中。 - **多项式乘法实现**：MATLAB函数`poly_mult`用于执行多项式乘法，这是AES加密过程中的核心计算之一。 4. **AES加密流程** - **`aes_init`**：初始化阶段，设置算法参数和密钥。 - **`s_box_gen`**：生成S盒，S盒是AES中的非线性变换，用于混淆数据。 - **`find_inverse`**：计算元素的逆，用于S盒的逆变换。 - **`aff_trans`**：执行线性Affine变换。 - **`s_box_inversion`**：S盒的逆变换，用于解密过程。 - **`rcon_gen`**：生成Rijndael轮常量(Round Constants)，在密钥扩展中使用。 - **`key_expansion`**：扩展输入密钥以生成所有轮密钥，包括`rot_word`（字旋转）和`sub_bytes`（字替换）操作。 - **`cipher`**：包含`add_round_key`（轮密钥添加）、`shift_rows`（行移位）和`mix_columns`（列混淆）等操作，完成加密过程。 - **`inv_cipher`**：解密过程，包括`inv_shift_rows`和`inv_mix_columns`，逆向执行加密步骤。 5. **其他辅助函数** - **`poly_mat_gen`**：生成特定矩阵，用于AES的列混淆操作。 - **`cycle`**：处理矩阵循环移位，与`shift_rows`操作相关。 这个MATLAB实现不仅提供了完整的AES加密和解密功能，还包含了详细的注释和文档，帮助用户了解每个步骤的作用和原理。对于学生、研究人员或工程师来说，这是一个宝贵的教育资源，能够帮助他们快速理解和实践AES加密算法。