AES 암호화 알고리즘 GUI

AES (Advanced Encryption Standard) 암호화 알고리즘을 Java Swing으로 구현한 교육용 애플리케이션입니다.

프로젝트 개요

이 프로젝트는 AES-128 암호화 알고리즘의 각 단계를 시각화하여 보여주는 GUI 애플리케이션입니다. 암호화 및 복호화 과정의 모든 라운드와 중간 단계를 실시간으로 확인할 수 있어 암호학 학습에 최적화되어 있습니다.

주요 기능

• AES-128 암호화/복호화: 128비트 키를 사용한 완전한 AES 구현
• 실시간 시각화: 10개 라운드의 모든 중간 과정 표시
  • Start of Round
  • After SubBytes
  • After ShiftRows
  • After MixColumns
  • Round Key
• 양방향 지원: 암호화와 복호화 모드 전환 가능
• 16진수 입력: 평문/암호문 및 키를 16진수 형태로 입력

시스템 요구사항

• Java 21 이상
• Maven 3.6 이상

설치 및 실행

1. 프로젝트 클론

cd "AES 알고리즘/AES/AESGUI"

2. Maven 빌드

mvn clean compile

3. 실행

mvn exec:java

또는

mvn clean package
java -jar target/aes-gui-1.0.0.jar

사용 방법

기본 사용법

1. Input 입력: 4x4 행렬에 평문(암호화) 또는 암호문(복호화)을 16진수로 입력

   • 예: 54, 08, ab, 93 ...

2. Cipher Key 입력: 4x4 행렬에 128비트 키를 16진수로 입력

   • 예: 2b, 28, ab, 09 ...

3. 모드 선택:

   • 암호화: 평문 → 암호문
   • 복호화: 암호문 → 평문

4. Start 버튼 클릭: 암호화/복호화 실행 및 과정 시각화

5. 결과 확인:

   • Output 패널에서 최종 결과 확인
   • 중앙 패널에서 각 라운드별 중간 과정 확인

입력 예시

평문 (Input)

54 08 ab 93
18 82 ff 93
bd 66 bc 73
16 da 2b 5d

키 (Cipher Key)

2b 28 ab 09
7e ae f7 cf
15 d2 15 4f
16 a6 88 3c

프로젝트 구조

AES/AESGUI/
├── pom.xml                 # Maven 설정 파일
└── src/
    ├── Main.java          # GUI 및 메인 로직
    ├── SubByte.java       # SubBytes 변환 (GF 역원, Affine 변환)
    ├── Key.java           # 키 스케줄링 (확장, Rcon)
    ├── ShiftsRows.java    # ShiftRows 변환
    ├── Mixcolumn.java     # MixColumns 변환 (GF 행렬 곱셈)
    └── test.java          # 테스트 파일

알고리즘 구현 상세

1. SubBytes 변환

• GF(2^8) 역원 계산: Extended Euclidean Algorithm 사용
• Affine 변환:
  • 암호화: b=31, c=99
  • 복호화: b=74, c=5

2. ShiftRows 변환

• 각 행을 순환 시프트
• 암호화: 왼쪽 시프트
• 복호화: 오른쪽 시프트

3. MixColumns 변환

• GF(2^8)에서의 행렬 곱셈
• 암호화 행렬: [2,3,1,1], [1,2,3,1], [1,1,2,3], [3,1,1,2]
• 복호화 행렬: [14,11,13,9], [9,14,11,13], [13,9,14,11], [11,13,9,14]

4. 키 스케줄링

• 10개의 라운드 키 생성
• Rcon (Round Constant) 사용
• SubBytes 및 RotWord 적용

AES 암호화 프로세스

암호화 (10 라운드)

1. Initial Round: AddRoundKey
2. Round 1-9:
   • SubBytes
   • ShiftRows
   • MixColumns
   • AddRoundKey
3. Round 10:
   • SubBytes
   • ShiftRows
   • AddRoundKey (MixColumns 제외)

복호화 (역순)

1. Initial: AddRoundKey
2. Round 9-1:
   • InvSubBytes
   • InvShiftRows
   • InvMixColumns
   • AddRoundKey
3. Round 0:
   • InvSubBytes
   • InvShiftRows
   • AddRoundKey

기술 스택

• 언어: Java 21
• 빌드 도구: Maven
• GUI: Java Swing
• 인코딩: UTF-8

교육적 가치

이 프로젝트는 다음과 같은 학습에 유용합니다:

• AES 알고리즘의 각 단계 이해
• 갈루아 필드(GF) 연산 학습
• 블록 암호화 알고리즘 구조 파악
• 암호학 이론의 실제 구현 확인

주의사항

이 프로젝트는 교육 목적으로 제작되었습니다. 실제 프로덕션 환경에서는 검증된 암호화 라이브러리(예: Java Cryptography Extension)를 사용하시기 바랍니다.

라이선스

이 프로젝트는 교육용으로 제작되었습니다.

참고 자료

• NIST FIPS 197 - AES Specification
• AES Algorithm Explanation