Πώς λειτουργεί η κρυπτογράφηση AES

Μονάδες δεδομένων σταθερού μήκους (όπως 128, 192 ή 256 bits) μετατρέπονται ως μια σειρά από υποκαταστάσεις, διαστολές και λειτουργίες ανάμειξης που εφαρμόζονται για την κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση των δεδομένων.Επειδή η κρυπτογράφηση AES χρησιμοποιεί ένα συμμετρικό κλειδί, το ίδιο χρησιμοποιείται για κρυπτογράφηση και αποκρυπτογράφηση.

Η διαδικασία πραγματοποιείται σε στάδια:

1Κλειδί επέκτασης.Το αρχικό κλειδί επεκτείνεται σε 44, 52 ή 60 λέξεις 32 bit για 128, 192 και 256 bit.Η διαδικασία επέκτασης κλειδιού περιλαμβάνει τη δημιουργία πρόσθετων στρογγυλών κλειδιών από το αρχικό κλειδί.

2Αρχικός γύρος.Το μπλοκ εισόδου ή απλού κειμένου αναμιγνύεται με το αρχικό στρογγυλό κλειδί πριν προχωρήσει στους κύριους κύκλους της κρυπτογράφησης AES.

3Κάθε γύρος κρυπτογράφησης AES αποτελείται από τέσσερις μετασχηματισμούς.:

Υπο-ΜάτιαΚάθε byte στο μπλοκ αντικαθίσταται με το αντίστοιχο byte σε ένα προκαθορισμένο πλαίσιο υποκατάστασης σχεδιασμένο να αντιστέκεται σε γνωστές κρυπτογραφικές επιθέσεις.

ΣτροφέςΤα bytes σε κάθε σειρά μπλοκ μετατοπίζονται κυκλικά αριστερά, με διαφορετικές μετατοπίσεις για διαφορετικές σειρές.Αυτό το βήμα εξασφαλίζει ότι κάθε στήλη της κατάστασης εξόδου της λειτουργίας ShiftRows αποτελείται από bytes που προέρχονται από κάθε στήλη της κατάστασης εισόδου.

ΣυνδυασμόςΣτήλεςΚάθε στήλη μεταμορφώνεται χρησιμοποιώντας μια πράξη πολλαπλασιασμού μήτρας, η οποία παρέχει διάδοση και ενισχύει την ασφάλεια του AES.

AddRoundKeyΤο προκύπτον μπλοκ συνδυάζεται με το στρογγυλό κλειδί που προέρχεται από το πρόγραμμα κλειδιών.

4Τελειοποίηση.Μετά από όλους τους κύριους γύρους, εκτελείται ένας τελικός γύρος, συμπεριλαμβανομένων όλων των βημάτων εκτός από τα MixColumns.

5. ΠαραγωγήΤα παραγόμενα bits είναι το κρυπτογραφημένο κείμενο που αντιστοιχεί στο μπλοκ απλού κειμένου εισόδου.

Η αποκρυπτογράφηση εκτελείται με τις αντίστροφες λειτουργίες στην αντίθετη σειρά.