算法流程图
一、输入明文、密钥
输入明文 ：“00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 aa bb cc dd ee ff”
输入密钥k：“00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f”
可知明文长度Nb=128 bit=32 Byte=4 Word
密钥长度Nk=128 bit=32 Byte=4 Word
循环轮数Nr的取值=10轮（见下表）
| Nr | Nb=4 | Nb=6 | Nb=8 |
| Nk=4 | 10 | 12 | 14 |
| Nk=6 | 12 | 12 | 14 |
| Nk=8 | 14 | 14 | 14 |
二、对明文数据块做预处理
把明文块写成字的形式，每个字包含4个字节，把字节记为列的形式。每个字节是GF(28）域的元素。
三、密钥扩展
将Nk个字长的输入密钥k扩展成长度为Nk(Nr+1)个字的扩展后密钥w。
当Nk<=6时：
for i := 0~Nk-1
w[i] = k[i];
for i := Nk~NkNr-1
w[i] = w[i-1] XOR w[i-Nk] ( i % Nk != 0 )
w[i] = SubWord( RotWord( w[i-1] ) ) XOR w[i-Nk] XOR Rcon[i/Nk] ( i % Nk = 0 )
当Nk>6时：
for i := 0~Nk-1
w[i] = k[i];
for i := Nk~NkNr-1
w[i] = w[i-1] XOR w[i-Nk] ( i % Nk != 0 )
w[i] = SubWord( w[i-1] ) XOR w[i-Nk] ( i % Nk = 0 )
①RotWord()
将一个4字节的序列[a0,a1,a2,a3]左移一个字节变为[a1,a2,a3,a0].
如：[0c,0d,0e,0f]→[0d,0e,0f,0c]
②SubWord()
将一个4字节的序列[a0,a1,a2,a3]的每一个字节进行S盒变换.
如：0d→d7
[0d,0e,0f,0c]→[d7,ab,76,fe]
AES加密的S盒
| 行/列 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0x63 | 0x7c | 0x77 | 0x7b | 0xf2 | 0x6b | 0x6f | 0xc5 | 0x30 | 0x01 | 0x67 | 0x2b | 0xfe | 0xd7 | 0xab | 0x76 |
| 1 | 0xca | 0x82 | 0xc9 | 0x7d | 0xfa | 0x59 | 0x47 | 0xf0 | 0xad | 0xd4 | 0xa2 | 0xaf | 0x9c | 0xa4 | 0x72 | 0xc0 |
| 2 | 0xb7 | 0xfd | 0x93 | 0x26 | 0x36 | 0x3f | 0xf7 | 0xcc | 0x34 | 0xa5 | 0xe5 | 0xf1 | 0x71 | 0xd8 | 0x31 | 0x15 |
| 3 | 0x04 | 0xc7 | 0x23 | 0xc3 | 0x18 | 0x96 | 0x05 | 0x9a | 0x07 | 0x12 | 0x80 | 0xe2 | 0xeb | 0x27 | 0xb2 | 0x75 |
| 4 | 0x09 | 0x83 | 0x2c | 0x1a | 0x1b | 0x6e | 0x5a | 0xa0 | 0x52 | 0x3b | 0xd6 | 0xb3 | 0x29 | 0xe3 | 0x2f | 0x84 |
| 5 | 0x53 | 0xd1 | 0x00 | 0xed | 0x20 | 0xfc | 0xb1 | 0x5b | 0x6a | 0xcb | 0xbe | 0x39 | 0x4a | 0x4c | 0x58 | 0xcf |
| 6 | 0xd0 | 0xef | 0xaa | 0xfb | 0x43 | 0x4d | 0x33 | 0x85 | 0x45 | 0xf9 | 0x02 | 0x7f | 0x50 | 0x3c | 0x9f | 0xa8 |
| 7 | 0x51 | 0xa3 | 0x40 | 0x8f | 0x92 | 0x9d | 0x38 | 0xf5 | 0xbc | 0xb6 | 0xda | 0x21 | 0x10 | 0xff | 0xf3 | 0xd2 |
| 8 | 0xcd | 0x0c | 0x13 | 0xec | 0x5f | 0x97 | 0x44 | 0x17 | 0xc4 | 0xa7 | 0x7e | 0x3d | 0x64 | 0x5d | 0x19 | 0x73 |
| 9 | 0x60 | 0x81 | 0x4f | 0xdc | 0x22 | 0x2a | 0x90 | 0x88 | 0x46 | 0xee | 0xb8 | 0x14 | 0xde | 0x5e | 0x0b | 0xdb |
| A | 0xe0 | 0x32 | 0x3a | 0x0a | 0x49 | 0x06 | 0x24 | 0x5c | 0xc2 | 0xd3 | 0xac | 0x62 | 0x91 | 0x95 | 0xe4 | 0x79 |
| B | 0xe7 | 0xc8 | 0x37 | 0x6d | 0x8d | 0xd5 | 0x4e | 0xa9 | 0x6c | 0x56 | 0xf4 | 0xea | 0x65 | 0x7a | 0xae | 0x08 |
| C | 0xba | 0x78 | 0x25 | 0x2e | 0x1c | 0xa6 | 0xb4 | 0xc6 | 0xe8 | 0xdd | 0x74 | 0x1f | 0x4b | 0xbd | 0x8b | 0x8a |
| D | 0x70 | 0x3e | 0xb5 | 0x66 | 0x48 | 0x03 | 0xf6 | 0x0e | 0x61 | 0x35 | 0x57 | 0xb9 | 0x86 | 0xc1 | 0x1d | 0x9e |
| E | 0xe1 | 0xf8 | 0x98 | 0x11 | 0x69 | 0xd9 | 0x8e | 0x94 | 0x9b | 0x1e | 0x87 | 0xe9 | 0xce | 0x55 | 0x28 | 0xdf |
| F | 0x8c | 0xa1 | 0x89 | 0x0d | 0xbf | 0xe6 | 0x42 | 0x68 | 0x41 | 0x99 | 0x2d | 0x0f | 0xb0 | 0x54 | 0xbb | 0x16 |
③Rcon[]
Rcon[i]=[xi-1,0x00,0x00,0x00]，这里x=(02)
于是得到： Rcon[1] = [01,00,00,00]
Rcon[2] = [02,00,00,00]
Rcon[3] = [04,00,00,00]
Rcon[4] = [08,00,00,00]
Rcon[5] = [10,00,00,00]
Rcon[6] = [20,00,00,00]
Rcon[7] = [40,00,00,00]
Rcon[8] = [80,00,00,00]
Rcon[9] = [1b,00,00,00]
Rcon[10] = [36,00,00,00]
……
这里要将Nk=4（<=6）的输入密钥k=
扩展成长度为Nk(Nr+1)=4*（10+1）=44个字的扩展后密钥w[4][44] ：
w[4]=[d7,ab,76,fe] XOR [00,01,02,03] XOR [01,00,00,00]=[d6,aa,74,fd]
w[6]=[d2,af,72,fa] XOR [08,09,0a,0b]=[da,a6,78,f1]
四、加密流程 - 扩展密钥（AddRoundKey）
将第i轮变换后的明文State与轮密钥W[i]异或.
AddRoundKey[i] = State XOR W[i]
五、加密流程 - 字节代换（SubBytes)
方法1：S盒置换
S盒见上面↑
方法2：对State求模逆再进行仿射变换
例如：0x19 = 0001 1001 = 1 1001 = x4+x3+1，关于不可约多项式 m(x) = x8+x4+x3+x+1 = 1 0001 1011 的模逆为
1 0001 1011 = 1 1111·1 1001+1100 （x8+x4+x3+x+1 / x4+x3+1=x4+x3+x2+x+1……x3+x2）
1 1001 = 10·1100+1
1100 = 1100·1
1 = 1 1001-10·1100
=1 1001-10·（1 0001 1011-1 1111·1 1001）
=1 1001·（1+10·1 1111）-10·1 0001 1011
∴结果为1+10·1 1111 = 11 1111 = 3f
六、加密流程 - 行移变换（ShiftRows）
|
Nb (明文长度) |
移位值 | |||
| C0 | C1 | C2 | C3 | |
| 4 | 0 | 1 | 2 | 3 |
| 6 | 0 | 1 | 2 | 3 |
| 8 | 0 | 1 | 3 | 4 |
例如，当Nb=4时，有：
七、加密流程 - 混合列变换（MixColumns）
例如：
计算[01,02,03,01]·[d4,bf,5d,30]=01·d4+02·bf+03·5d+01·30=66
01=0000 0001 d4=1101 0100
02=0000 0010 bf=1011 1111
03=0000 0011 5d=0101 1101
01=0000 0001 30=0011 0000
这里的加法(+)和乘法(·)都是有限域GF(28)上的，跟普通加法和乘法不一样.
加法(+) = 异或(⊕)，乘法有两种方法来算
方法1：
01·d4 = d4左移0位(20=1) = 1101 0100
02·bf = bf 左移1位(21=2) = 0111 1110 ，移出去的最高位是1，还要再异或1b(0001 1011) ，0111 1111⊕0001 1011=0110 0101
03·5d = (02+01)·5d = 02·5d+01·5d ， 02·5d = 5d左移1位(21=2) = 1011 1010 ，移出去的最高位是0
01·5d = 5d左移0位(20=1) = 0101 1101
02·5d+01·5d = 1011 1010 ⊕ 0101 1101 = 1110 0111
01·30= 30左移0位(20=1) = 0011 0000
01·d4+02·bf+03·5d+01·30 = 1101 0100⊕0110 0101⊕1110 0111⊕0011 0000 = 0110 0110 = 66
方法2：
01·d4 = 1·（x7+x6+x4+x2）= x7+x6+x4+x2，(x7+x6+x4+x2) mod （x8+x4+x3+x+1）= x7+x6+x4+x2 = 1101 0100
02·bf = x·（x7+x5+x4+x3+x2+x+1）= x8+x6+x5+x4+x3+x2+x，(x8+x6+x5+x4+x3+x2+x) mod （x8+x4+x3+x+1）= x6+x5+x2+1 = 0110 0101
03·5d =（x+1）·（x6+x4+x3+x2+1）= x7+x6+x5+x2+x+1，(x7+x6+x5+x2+x+1) mod （x8+x4+x3+x+1）= x7+x6+x5+x2+x+1 = 1110 0111
01·30 = 1·（x5+x4）= x5+x4，（x5+x4） mod （x8+x4+x3+x+1）= x5+x4 = 0011 0000
01·d4+02·bf+03·5d+01·30 = 1101 0100⊕0110 0101⊕1110 0111⊕0011 0000 = 0110 0110 = 66