Rijndael算法：AES加密标准详解

"AES算法原理与应用" AES（Advanced Encryption Standard），即高级加密标准，是由美国国家标准与技术研究所（NIST）在21世纪初制定的一种对称加密算法，旨在替代原有的DES（Data Encryption Standard）。AES的引入是因为DES的56位密钥长度在当时已经不足以抵御强大的计算攻击。NIST对AES的要求包括：采用对称分组密码结构，支持128、192和256位的密钥长度，明文和密文分组均为128位，并要求算法在硬件和软件上都能高效实现。 AES的最终选择是Rijndael算法，由比利时的Joan Daemen和Vincent Rijmen设计。Rijndael以其出色的平衡性、安全性和效率脱颖而出，成为AES的标准。该算法的设计融合了强安全性、高速度、低计算复杂度以及易于实现的特点。 AES的工作原理基于一系列的矩阵操作，包括字节代换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和密钥加（AddRoundKey）。加密过程中，明文数据通过这些操作与子密钥进行复合运算，最终生成密文。解密过程则是加密过程的逆操作。 AES加密流程可以概述如下： 1. 初始轮：明文状态与初始轮密钥（扩展密钥的一部分）进行异或操作。 2. 中间轮：每一轮都包括字节代换、行移位、列混淆和密钥加四个步骤。除了最后一轮，所有轮都会进行列混淆。 3. 最终轮：最后一轮不进行列混淆，只执行字节代换、行移位和密钥加。 解密过程与加密类似，但子步骤顺序略有不同，即先进行行移位的逆操作，然后是字节代换的逆操作，接着是列混淆的逆操作，最后与子密钥进行异或。 AES的密钥扩展是其独特之处，它将用户提供的原始密钥扩展成足够多的轮密钥，供每一轮加密和解密使用。扩展过程涉及到线性和非线性的操作，确保了密钥的复杂性和安全性。 AES在现代信息安全中扮演着至关重要的角色，广泛应用于数据加密、网络安全、存储保护等领域，例如HTTPS、TLS协议、PGP加密等。由于其强大的安全性、标准化和高效实现，AES已经成为全球最常用的加密算法之一。