C#实现AES加密算法详解及实验报告

本资源是一份关于AES加密算法的C#实现实验报告，作者通过介绍AES的原理，提供实现代码并附有运行结果截图，详细阐述了AES加密过程中的核心步骤，包括轮函数的四个基本操作。 AES加密算法，全称Advanced Encryption Standard，是由Rijndael算法改进而来，于2001年被NIST（美国国家标准与技术研究院）采纳为新的数据加密标准。AES的主要特点是其灵活性和安全性，支持128、192和256比特三种不同长度的密钥，以及固定128比特的明文分组。在实际应用中，128比特密钥和10轮迭代的配置最为常见。 AES的工作流程基于状态矩阵的概念，128位的明文或密文被拆分为16个字节，形成一个4x4的矩阵。在每一轮迭代中，矩阵内容都会经过一系列变换： 1. **轮密钥加法AddRoundKey**: 这是唯一非线性的操作，将当前状态矩阵与当前轮的轮密钥进行异或，轮密钥由原始密钥通过密钥扩展程序生成。 2. **字节代替变换SubBytes**: 采用S盒（Substitution Box）进行非线性替换，每个字节都根据S盒转换表进行替换，增加算法的混淆性。 3. **行位移变换ShiftRows**: 状态矩阵的行进行循环位移，第一行不移动，第二行向左移动1个字节，第三行向左移动2个字节，第四行向左移动3个字节，这一步提供了行内的异或操作。 4. **列混合变换MixColumns**: 对状态矩阵的每一列进行线性变换，包括线性组合和XOR操作，使得列之间产生相互依赖，增强安全性。 最后一轮加密不执行列混合变换，但仍然进行其他三个操作。解密过程与加密类似，只是SubBytes和MixColumns阶段使用了逆操作。 在C#中实现AES加密，通常会使用.NET框架提供的System.Security.Cryptography命名空间下的Aes类。开发者可以设置密钥、初始化向量(IV)，然后使用Aes对象的CreateEncryptor或CreateDecryptor方法创建加密或解密的Transformer对象，进而对数据进行处理。同时，需要注意密钥和IV的安全存储，以确保数据的隐私和安全。 这份实验报告详细记录了AES算法的实现过程，对于理解AES加密原理和在C#中实际应用具有很高的参考价值，适合对加密技术感兴趣或者需要进行数据安全编码的IT专业人士阅读。