AES加密算法的解密过程
字数 998 2025-11-21 07:49:18

AES加密算法的解密过程

我将为您详细讲解AES加密算法的解密过程。AES(Advanced Encryption Standard)是一种广泛使用的对称加密算法,其解密过程与加密过程相对应,但步骤顺序相反。

算法描述
AES解密过程是加密的逆过程,采用相同的密钥,但以相反的顺序执行各个步骤。对于128位分组大小,AES包含10轮操作(密钥长度128位时),每轮包含四个基本变换的逆操作。

详细解题过程

1. 初始轮密钥加

  • 首先将密文与最后一轮轮密钥进行异或操作
  • 数学表达式:State = Ciphertext ⊕ K₁₀
  • 这一步与加密过程的初始轮密钥加相同,因为异或操作的逆就是自身

2. 主轮变换(第9轮到第1轮)
每轮包含四个逆变换,按以下顺序执行:

2.1 逆行移位(InvShiftRows)

  • 对状态矩阵的每一行进行循环右移
  • 第0行不移位
  • 第1行循环右移1个字节
  • 第2行循环右移2个字节
  • 第3行循环右移3个字节
  • 这是对加密过程中行移位操作的逆操作

2.2 逆字节替换(InvSubBytes)

  • 使用逆S盒(Inverse S-Box)对每个字节进行非线性替换
  • 逆S盒是通过有限域GF(2⁸)上的逆运算和仿射变换的逆构造的
  • 每个字节先经过仿射变换的逆,再在GF(2⁸)上求乘法逆元

2.3 轮密钥加(AddRoundKey)

  • 当前状态与相应轮密钥进行异或操作
  • 轮密钥顺序与加密相反:K₉, K₈, ..., K₁
  • 由于异或的逆是自身,此步骤与加密时相同

2.4 逆列混淆(InvMixColumns)

  • 对状态矩阵的每一列应用逆变换
  • 使用固定的多项式:{0B}x³ + {0D}x² + {09}x + {0E}
  • 在GF(2⁸)上进行矩阵乘法,恢复列的扩散效果

3. 最终轮
最终轮包含三个变换(省略逆列混淆):

  • 逆行移位(InvShiftRows)
  • 逆字节替换(InvSubBytes)
  • 轮密钥加(AddRoundKey)使用K₀

4. 输出明文
经过所有轮变换后,状态矩阵即为原始明文,可以按列优先顺序读取得到解密结果。

关键点说明

  • 轮密钥扩展与加密时相同,但使用顺序相反
  • 每个逆变换都严格对应加密时相应变换的逆操作
  • 解密过程的正确性基于每个步骤在有限域GF(2⁸)上的可逆性

通过这一系列逆变换,AES能够准确地将密文恢复为原始明文,整个过程保证了算法的可逆性和安全性。

AES加密算法的解密过程 我将为您详细讲解AES加密算法的解密过程。AES(Advanced Encryption Standard)是一种广泛使用的对称加密算法,其解密过程与加密过程相对应,但步骤顺序相反。 算法描述 AES解密过程是加密的逆过程,采用相同的密钥,但以相反的顺序执行各个步骤。对于128位分组大小,AES包含10轮操作(密钥长度128位时),每轮包含四个基本变换的逆操作。 详细解题过程 1. 初始轮密钥加 首先将密文与最后一轮轮密钥进行异或操作 数学表达式:State = Ciphertext ⊕ K₁₀ 这一步与加密过程的初始轮密钥加相同,因为异或操作的逆就是自身 2. 主轮变换(第9轮到第1轮) 每轮包含四个逆变换,按以下顺序执行: 2.1 逆行移位(InvShiftRows) 对状态矩阵的每一行进行循环右移 第0行不移位 第1行循环右移1个字节 第2行循环右移2个字节 第3行循环右移3个字节 这是对加密过程中行移位操作的逆操作 2.2 逆字节替换(InvSubBytes) 使用逆S盒(Inverse S-Box)对每个字节进行非线性替换 逆S盒是通过有限域GF(2⁸)上的逆运算和仿射变换的逆构造的 每个字节先经过仿射变换的逆,再在GF(2⁸)上求乘法逆元 2.3 轮密钥加(AddRoundKey) 当前状态与相应轮密钥进行异或操作 轮密钥顺序与加密相反:K₉, K₈, ..., K₁ 由于异或的逆是自身,此步骤与加密时相同 2.4 逆列混淆(InvMixColumns) 对状态矩阵的每一列应用逆变换 使用固定的多项式:{0B}x³ + {0D}x² + {09}x + {0E} 在GF(2⁸)上进行矩阵乘法,恢复列的扩散效果 3. 最终轮 最终轮包含三个变换(省略逆列混淆): 逆行移位(InvShiftRows) 逆字节替换(InvSubBytes) 轮密钥加(AddRoundKey)使用K₀ 4. 输出明文 经过所有轮变换后,状态矩阵即为原始明文,可以按列优先顺序读取得到解密结果。 关键点说明 轮密钥扩展与加密时相同,但使用顺序相反 每个逆变换都严格对应加密时相应变换的逆操作 解密过程的正确性基于每个步骤在有限域GF(2⁸)上的可逆性 通过这一系列逆变换,AES能够准确地将密文恢复为原始明文,整个过程保证了算法的可逆性和安全性。