AES加密解密原理与应用

"AES的加密与解密-密码学课件(5)_USTC" AES（Advanced Encryption Standard），即高级加密标准，是现代密码学中广泛使用的块密码算法，主要设计用于替代之前的安全性受到挑战的DES（Data Encryption Standard）。AES的出现源于DES的不足，尤其是在密钥长度和计算效率方面。DES的64位分组长度和56位密钥在当时已经显得不够安全，而3DES虽然增加了安全性，但软件实现时速度较慢。因此，美国国家标准技术协会（NIST）在1997年发起了新密码标准的征集，要求新的标准具有128位的块大小和128、192或256位的可变密钥长度。 AES的最终胜出者是Rijndael算法，由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen共同开发，并在2000年被NIST选为AES标准，发布在FIPS PUB 197中。AES的核心特点是它不采用Feistel结构，而是每轮包含四个独立的操作：字节代换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）。这些操作的组合使得AES具有很高的安全性，并且易于在各种硬件和软件平台上实现。 AES的评估准则包括三个方面：安全性、成本和算法及执行特征。安全性主要是指抵抗密码分析的能力，包括公开的安全分析结果。成本则关注AES在各种应用中的计算效率，如软件和硬件实现的速度。算法和执行特征则涉及AES的灵活性、适应性、简洁性和可分析性，确保它能在不同环境下高效、安全地工作。 在软件实现中，AES的性能被评估为跨平台的执行速度以及密钥长度变化时的速度影响。而在受限的空间环境，例如智能卡等嵌入式系统中，AES的效率和占用空间也是关键考量因素。对于硬件实现，AES的优化目标是提升执行速度和减少代码长度，同时需要考虑对硬件攻击的防御能力，比如侧信道攻击等。 AES的广泛应用验证了其设计的成功，它已经成为现代通信、数据存储、网络安全等多个领域的标准加密算法。其强大的安全性、高效的实现和广泛的适应性，使AES成为密码学领域不可或缺的一部分。