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。