AES

美国国家标准技术研究所在2001年发布了高级加密标准(AES)。AES是一个对称分组密码算法,旨在取代DES成为广泛使用的标准。根据使用的密码长度,AES最常见的有3种方案,用以适应不同的场景要求,分别是AES-128、AES-192和AES-256。

AES源代码:

https://github.com/dhuertas/block-cipher-modes/tree/master/src

AES属于块加密

不难理解,对越长的字符串进行加密,代价越大,所以通常对明文进行分段,然后对每段明文进行加密,最后再拼成一个字符串。块加密的一个要面临的问题就是如何填满最后一块?所以这就是PADDING的作用,使用各种方式填满最后一块字符串,所以对于解密端,也需要用同样的PADDING来找到最后一块中的真实数据的长度。

加密模式

AES分为几种模式,比如ECB,CBC,CFB等等,这些模式除了ECB由于没有使用IV而不太安全,其他模式差别并没有太明显,大部分的区别在IV和KEY来计算密文的方法略有区别。 
另外,AES分为AES128,AES256等,表示期待秘钥的长度,比如AES256秘钥的长度应该是256/8的32字节,一些语言的库会进行自动截取,让人以为任何长度的秘钥都可以。而这其实是有区别的。

IV的作用

IV称为初始向量,不同的IV加密后的字符串是不同的,加密和解密需要相同的IV,既然IV看起来和key一样,却还要多一个IV的目的,对于每个块来说,key是不变的,但是只有第一个块的IV是用户提供的,其他块IV都是自动生成。 
IV的长度为16字节。超过或者不足,可能实现的库都会进行补齐或截断。但是由于块的长度是16字节,所以一般可以认为需要的IV是16字节。

PADDING

AES块加密说过,PADDING是用来填充最后一块使得变成一整块,所以对于加密解密两端需要使用同一的PADDING模式,大部分PADDING模式为PKCS5, PKCS7, NOPADDING。

加密解密端

所以,在设计AES加密的时候 
- 对于加密端,应该包括:加密秘钥长度,秘钥,IV值,加密模式,PADDING方式。 
- 对于解密端,应该包括:解密秘钥长度,秘钥,IV值,解密模式,PADDING方式。

分组密码有五种工作模式:

1.电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB));

2.密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC));

3.计算器模式(Counter (CTR));

4.密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB));

5.输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))。

 

 

以下逐一介绍一下:

1.电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB)

    这种模式是将整个明文分成若干段相同的小段,然后对每一小段进行加密。

AES_第1张图片

 

 

 

 

2.密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC))

    这种模式是先将明文切分成若干小段,然后每一小段与初始块或者上一段的密文段进行异或运算后,再与密钥进行加密。

 

AES_第2张图片

 

 

 

3.计算器模式(Counter (CTR))

        计算器模式不常见,在CTR模式中, 有一个自增的算子,这个算子用密钥加密之后的输出和明文异或的结果得到密文,相当于一次一密。这种加密方式简单快速,安全可靠,而且可以并行加密,但是在计算器不能维持很长的情况下,密钥只能使用一次。CTR的示意图如下所示:

 

AES_第3张图片

 

 

4.密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB))

 

AES_第4张图片

 

 

5.输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))

 

AES_第5张图片

参考:https://blog.csdn.net/JSCTO/article/details/81283263 

https://blog.csdn.net/sadshen/article/details/50350067

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