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Mar 17, 2025 09:44 AM

什么是AES加密

高级加密标准(Advanced Encryption Standard)是一种对称分组密码，是 DES 的替代方案。来自全球的密码学家提出了多种算法，最终在 2000 年选择了 Rijndael 算法。因此，我们将来探讨一下这种 Rijndael 算法的实现。

Rijndael算法

Rijndael 是一种分组加密算法。分组加密算法是一种一次处理固定数量比特的加密方法。每次处理的比特数（称为分组长度）取决于具体算法，对于 AES 来说为128 比特（16 字节）。大多数需要加密的明文都超出这个分组长度，因此我们通常会多次应用这种分组加密算法。

Go语言的实现

Go 语言官方提供了crypto/aes包，该包在构建 amd64 版本时利用 Go 汇编调用 Intel 的硬件 AES 支持，否则则采用纯 Go 实现。让我们看一下相对易于人理解的纯 Go 实现。
如上代码包括2个要点
  • 块大小16字节
  • dst 和 src 在任一索引处共享内存
 
Rijndael 通过重复一个名为 round 的过程来对数据块进行加密。在一次 round 中，包含四个过程：SubBytes、ShiftRows、MixColumns 和 AddRoundKey。如代码注释所示，round 的数量取决于密钥长度。
Rijndael 通过重复一个名为 round 的过程来对数据块进行加密。在一次 round 中，包含四个过程：SubBytes、ShiftRows、MixColumns 和 AddRoundKey。如代码注释所示，round 的数量取决于密钥长度。
转换是基于一个名为 S-box 的包含 256 个值的转换表，每次转换 1 字节完成的。下面展示如何正确执行 sbox[s0[1]]。
转换是基于一个名为 S-box 的包含 256 个值的转换表，每次转换 1 字节完成的。下面展示如何正确执行 sbox[s0[1]]。
下一步是处理被分为 4 字节单元并定期向左移动的行。要移动的字节数取决于行。
下一步是处理被分为 4 字节单元并定期向左移动的行。要移动的字节数取决于行。
在前一步中处理的是行，现在要处理的是以列为单位的字节。
在前一步中处理的是行，现在要处理的是以列为单位的字节。
最后，它将 MixColumns 的输出与轮密钥进行异或操作。下图展示了s0[1] ^ xk[4]的执行过程（其中^在 Go 中表示异或操作）
最后，它将 MixColumns 的输出与轮密钥进行异或操作。下图展示了s0[1] ^ xk[4]的执行过程（其中^在 Go 中表示异或操作）