加密它：用新的高级加密标准（AES）保持你的数据安全-外文翻译

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1、加密它：用新的高级加密标准（AES）保持你的数据安全JamesMcCaffrey摘要AES（TheAdvancedEncryptionStandard）是美国国家标准与技术研究所用于加密电子数据的规范。它被预期能成为人们公认的加密包括金融、电信和政府数字信息的方法。本文展示了AES的概貌并解析了它使用的算法。包括一个完整的C#实现和加密.NET数据的举例。在读完本文后你将能用AES加密、测试基于AES的软件并能在你的系统中使用AES加密。美国国家标准与技术研究所(NIST)在2002年5月26日建立了新的高级数据加密

2、标准(AES)规范。本文中我将提供一个用C#编写的的能运行的AES实现，并详细解释到底什么是AES以及编码是如何工作的。我将向您展示如何用AES加密数据并扩展本文给出的代码来开发一个商业级质量的AES类。我还将解释怎样把AES结合到你的软件系统中去和为什么要这么做，以及如何测试基于AES的软件。　　　　AES是一个新的可以用于保护电子数据的加密算法。明确地说，AES是一个迭代的、对称密钥分组的密码，它可以使用128、192和256位密钥，并且用128位（16字节）分组加密和解密数据。与公共密钥密码使用密钥对不同，对称

3、密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据。通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同。迭代加密使用一个循环结构，在该循环中重复置换（permutations）和替换(substitutions）输入数据。Figure1显示了AES用192位密钥对一个16位字节数据块进行加密和解密的情形。AES算法概述AES算法是基于置换和代替的。置换是数据的重新排列，而代替是用一个单元数据替换另一个。AES使用了几种不同的技术来实现置换和替换。为了阐明这些技术，让我们用Figure1所示的数据讨论一个具体的AES加密例子。下面是你要

4、加密的128位值以及它们对应的索引数组：00112233445566778899aabbccddeeff0123456789101112131415192位密钥的值是：000102030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161701234567891011121314151617181920212223Figure2S-盒（Sbox）当AES的构造函数（constructor）被调用时，用于加密方法的两个表被初始化。第一个表是代替盒称为S-盒。它是一个16×16的矩阵。S-盒的前五

5、行和前五列如Figure2所示。在幕后，加密例程获取该密钥数组并用它来生成一个名为w[]的密钥调度表，Figure3所示。Figure3密钥调度表（KeySched）w[]最初的Nk(6)行被作为种子，用原始密钥值（0x00到0x17）。剩余行从种子密钥来产生。变量Nk代表以32位字为单位的种子密钥长度。稍后我分析AES实现时你将清楚地看到w[]是怎样产生的。关键是这里现在有许多密钥使用而不只是一个。这些新的密钥被称为轮密钥（roundkeys）以将它们与原始种子密钥区别开来。Figure4State（态）数组　　A

6、ES加密例程开始是拷贝16字节的输入数组到一个名为State（态）的4×4字节矩阵中。（参见Figure4）。AES加密算法取名为Cipher，它操作State[]，其过程描述的伪代码参见Figure5。　　在规范中，加密算法实现的一个预备的处理步骤被称为AddRoundKey（轮密钥加）。AddRoundKey用密钥调度表中的前四行对State矩阵实行一个字节一个字节的异或（XOR）操作，并用轮密钥表w[c,r]异或输入State[r,c]。　　举个例子，如果State矩阵的第一行保存的字节是{00,44,88,c

7、c}，第一列密钥调度表是{00,04,08,0c}，那么新的State[0,2]值是用w[2,0](0x08或0x80)异或State[0,2](0x88)的结果：1000100000001000XOR10000000AES算法的主循环对State矩阵执行四个不同的操作，在规范中被称为SubBytes（字节替换）、ShiftRows（行位移变换）、MixColumns（列混合变换）和AddRoundKey。除了每次循环AddRoundKey都被调用并使用密钥调度表的下面四行外，AddRoundKey与预备处理步骤中的

8、AddRoundKey相同。SubBytes例程是一个代替操作，它将State矩阵中的每个字节替换成一个由Sbox决定的新字节。比如，如果State[0,1]的值是0x40如果你想找到它的代替者，你取State[0,1]的值(0x40)并让x等于左边的数字(4)并让y等于右边的数字(0)。然后你用x和y作为索引进到Sbox表中寻找代替值，如Fi