AES密鑰生成

一、AES密鑰生成過程

AES (Advanced Encryption Standard) 是對稱密鑰加密算法，密鑰長度可以為 128 位、192 位或 256 位。在 AES 算法中，密鑰生成時，需要經過以下幾個步驟：

1. 密鑰擴展

密鑰擴展算法會根據預設的密鑰長度，生成論輪密鑰。對於每一輪，都需要生成一個子密鑰。擴展算法有如下兩個過程：

（1） 密鑰調度算法

通過密鑰的每一個字來生成輪密鑰，是密鑰擴展算法的核心。具體過程是將每個字進行變換和替換，得到生成一個輪密鑰所需的字。整個密鑰擴展的過程就是調用這個算法，逐步生成每一輪的子密鑰。

（2）循環移位操作

循環移位實際上就是將字節循環左移。該操作可以擾動輸入數據塊中各個字的關聯性，增加加密算法的強度。

2. 密鑰排列

密鑰排列是將生成的輪密鑰按照預設的規律排列，以便後續的加密運算使用。

二、AES密鑰生成器C

AES密鑰生成器C語言程序如下：

#include "AES.h"

void aes_key_generation(unsigned char *temp_key, aes_ctx_t *aes_ctx) {
    aes_init();
    aes_set_key(temp_key, aes_ctx);
}

三、AES密鑰生成器

AES密鑰生成器主要有兩個方面的工作：輸入密鑰和生成輪密鑰。

1. 輸入密鑰

輸入密鑰有以下幾個要求：

（1）長度要符合128、192、256比特

密鑰長度要符合標準，否則無法加密。同時，密鑰長度越長，加密難度越大，加密強度越高。

（2）密鑰要保密性強

密鑰的強度決定了加密算法的強度，要保證密鑰的安全性，避免被攻擊者獲取。

2. 生成輪密鑰

根據輸入的密鑰長度，生成對應的輪密鑰，具體過程參見1、AES密鑰生成過程。

四、AES密鑰生成C代碼

AES密鑰生成C代碼如下：

#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char *argv[])
{
    unsigned char aes_key[17] = "abc123";
    unsigned char key_buf[17] = { 0 };

    AES_KEY aes;
    AES_set_encrypt_key(aes_key, 128, &aes);

    for (int i = 0; i < 11; i++)
    {
        if (i == 0)
        {
            memcpy(key_buf, aes_key, 16);
        }
        else
        {
            memcpy(key_buf, key_buf + 4, 12);
        }
        key_buf[12] ^= aes_key[12 * i];
        key_buf[13] ^= aes_key[1 + 12 * i];
        key_buf[14] ^= aes_key[2 + 12 * i];
        key_buf[15] ^= aes_key[3 + 12 * i];

        AES_encrypt(key_buf, key_buf, &aes);

        printf("Round %d: ", i);
        for (int j = 0; j < 16; j++)
        {
            printf("%02X", key_buf[j]);
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}

五、AES密鑰生成流程圖

下圖為AES密鑰生成流程圖：

六、AES密鑰生成算法

AES密鑰生成算法只有一個，即密鑰擴展算法。密鑰擴展算法是根據輸入的密鑰長度，計算出輪數和輪密鑰。具體實現方式參考1、AES密鑰生成過程。

七、AES密鑰生成工具

常見的AES密鑰生成工具有AES Encryption Tool，該工具可以自動生成AES加密密鑰，同時也支持自定義密鑰長度。在加密過程中，可以選擇CBC、ECB和CTR等模式，以及填充方式和初始化向量等參數。