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aes加密演算法流程

發布時間:2023-09-26 01:24:55

① AES加解密使用總結

AES, 高級加密標准, 是採用區塊加密的一種標准, 又稱Rijndael加密法. 嚴格上來講, AES和Rijndael又不是完全一樣, AES的區塊長度固定為128比特, 秘鑰長度可以是128, 192或者256. Rijndael加密法可以支持更大范圍的區塊和密鑰長度, Rijndael使用的密鑰和區塊長度均可以是128,192或256比特. AES是對稱加密最流行的演算法之一.

我們不去討論具體的AES的實現, 因為其中要運用到大量的高等數學知識, 單純的了解AES流程其實也沒什麼意義(沒有數學基礎難以理解), 所以我們今天著重來總結一些使用過程中的小點.

當然了分組密碼的加密模式不僅僅是ECB和CBC這兩種, 其他的我們暫不涉及.

上面說的AES是一種區塊加密的標准, 那加密模式其實可以理解為處理不同區塊的方式和聯系.

ECB可以看做最簡單的模式, 需要加密的數據按照區塊的大小分為N個塊, 並對每個塊獨立的進行加密

此種方法的缺點在於同樣的明文塊會被加密成相同的密文塊, 因此, 在某些場合, 這種方法不能提供嚴格的數據保密性. 通過下面圖示例子大家就很容易明白了

我們的項目中使用的就是這種模式, 在CBC模式中, 每個明文塊與前一個塊的加密結果進行異或後, 在進行加密, 所以每個塊的加密都依賴前面塊的加密結果的, 同時為了保證第一個塊的加密, 在第一個塊中需要引入初始化向量iv.

CBC是最常用的模式. 他的缺點是加密過程只能是串列的, 無法並行, 因為每個塊的加密要依賴到前一個塊的加密結果, 同時在加密的時候明文中的細微改變, 會導致後面所有的密文塊都發生變化. 但此種模式也是有優點的, 在解密的過程中, 每個塊的解密依賴上一個塊的加密結果, 所以我們要解密一個塊的時候, 只需要把他前面一個塊也一起讀取, 就可以完成本塊的解密, 所以這個過程是可以並行操作的.

AES加密每個塊blockSize是128比特, 那如果我們要加密的數據不是128比特的倍數, 就會存在最後一個分塊不足128比特, 那這個塊怎麼處理, 就用到了填充模式. 下面是常用的填充模式.

PKCS7可用於填充的塊大小為1-255比特, 填充方式也很容易理解, 使用需填充長度的數值paddingSize 所表示的ASCII碼 paddingChar = chr(paddingSize)對數據進行冗餘填充. (後面有解釋)

PKCS5隻能用來填充8位元組的塊

我們以AES(128)為例, 數據塊長度為128比特, 16位元組, 使用PKCS7填充時, 填充長度為1-16. 注意, 當加密長度是16整數倍時, 反而填充長度是最大的, 要填充16位元組. 原因是 "PKCS7" 拆包時會按協議取最後一個位元組所表徵的數值長度作為數據填充長度, 如果因真實數據長度恰好為16的整數倍而不進行填充, 則拆包時會導致真實數據丟失.

舉一個blockSize為8位元組的例子

第二個塊中不足8位元組, 差4個位元組, 所以用4個4來填充

嚴格來講 PKCS5不能用於AES, 因為AES最小是128比特(16位元組), 只有在使用DES此類blockSize為64比特演算法時, 考慮使用PKCS5

我們的項目最開始加解密庫使用了CryptoSwift, 後來發現有性能問題, 就改為使用IDZSwiftCommonCrypto.

這里咱們結合項目中邊下邊播邊解密來提一個點, 具體的可以參考之前寫的 邊下邊播的總結 . 因為播放器支持拖動, 所以我們在拖拽到一個點, 去網路拉取對應數據時, 應做好range的修正, 一般我們都會以range的start和end為基準, 向前後找到包含這個range的所有塊范圍. 打比方說我們需要的range時10-20, 這是我們應該修正range為0-31, 因為起點10在0-15中, 20 在16-31中. 這是常規的range修正.(第一步 找16倍數點).

但是在實際中, 我們請求一段數據時, 還涉及到解密器的初始化問題, 如果我們是請求的0-31的數據, 因為是從0開始, 所以我們的解密器只需要用key和初始的iv來進行初始化, 那如果經過了第一步的基本range修正後, 我們請求的數據不是從0開始, 那我們則還需要繼續往前讀取16個位元組的數據, 舉個例子, 經過第一步修正後的range為16-31, 那我們應該再往前讀取16位元組, 應該是要0-31 這32個位元組數據, 拿到數據後,使用前16個位元組(上一個塊的密文)當做iv來初始化解密器.

還有一個要注意的點是, 數據解密的過程中, 還有可能會吞掉後面16個位元組的數據, 我暫時沒看源碼, 不知道具體因為什麼, 所以保險起見, 我們的range最好是再向後讀取6個位元組.

感謝閱讀

參考資料

https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E9%AB%98%E7%BA%A7%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%A0%87%E5%87%86
https://segmentfault.com/a/1190000019793040
https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10250386

② 請哪位大神告知下磁碟加密的技術原理如何實現的呢

我們以AES加密舉例

AES簡介

高級加密標准(AES,Advanced Encryption Standard)為最常見的對稱加密演算法(微信小程序加密傳輸就是用這個加密演算法的)。對稱加密演算法也就是加密和解密用相同的密鑰,具體的加密流程如下圖:

③ 加密演算法之AES

AES採用分組密碼體制,首先將明文分成以16個位元組長度為基準位元組段,如果最後不足16位元組則同樣使用填充。然後分組對每段位元組段進行加密得到密文,再將最後得到的密文拼接在一起形成最終的密文。AES演算法的密鑰長度可以分為128位,256位,512位。

整個加密過程如下圖所示:

功能實現,在客戶端中將明文進行AES加密後通過TCP鏈接發送至另一個客戶端,另一端通過密鑰對密文進行解密得到明文

④ 如何使用java對密碼加密 加密方式aes

Java有相關的實現類:具體原理如下
對於任意長度的明文,AES首先對其進行分組,每組的長度為128位。分組之後將分別對每個128位的明文分組進行加密。
對於每個128位長度的明文分組的加密過程如下:
(1)將128位AES明文分組放入狀態矩陣中。
(2)AddRoundKey變換:對狀態矩陣進行AddRoundKey變換,與膨脹後的密鑰進行異或操作(密鑰膨脹將在實驗原理七中詳細討論)。
(3)10輪循環:AES對狀態矩陣進行了10輪類似的子加密過程。前9輪子加密過程中,每一輪子加密過程包括4種不同的變換,而最後一輪只有3種變換,前9輪的子加密步驟如下:
● SubBytes變換:SubBytes變換是一個對狀態矩陣非線性的變換;
● ShiftRows變換:ShiftRows變換對狀態矩陣的行進行循環移位;
● MixColumns變換:MixColumns變換對狀態矩陣的列進行變換;
● AddRoundKey變換:AddRoundKey變換對狀態矩陣和膨脹後的密鑰進行異或操作。
最後一輪的子加密步驟如下:
● SubBytes變換:SubBytes變換是一個對狀態矩陣非線性的變換;
● ShiftRows變換:ShiftRows變換對狀態矩陣的行進行循環移位;
● AddRoundKey變換:AddRoundKey變換對狀態矩陣和膨脹後的密鑰進行異或操作;
(4)經過10輪循環的狀態矩陣中的內容就是加密後的密文。
AES的加密演算法的偽代碼如下。

在AES演算法中,AddRoundKey變換需要使用膨脹後的密鑰,原始的128位密鑰經過膨脹會產生44個字(每個字為32位)的膨脹後的密鑰,這44個字的膨脹後的密鑰供11次AddRoundKey變換使用,一次AddRoundKey使用4個字(128位)的膨脹後的密鑰。
三.AES的分組過程
對於任意長度的明文,AES首先對其進行分組,分組的方法與DES相同,即對長度不足的明文分組後面補充0即可,只是每一組的長度為128位。
AES的密鑰長度有128比特,192比特和256比特三種標准,其他長度的密鑰並沒有列入到AES聯邦標准中,在下面的介紹中,我們將以128位密鑰為例。
四.狀態矩陣
狀態矩陣是一個4行、4列的位元組矩陣,所謂位元組矩陣就是指矩陣中的每個元素都是一個1位元組長度的數據。我們將狀態矩陣記為State,State中的元素記為Sij,表示狀態矩陣中第i行第j列的元素。128比特的明文分組按位元組分成16塊,第一塊記為「塊0」,第二塊記為「塊1」,依此類推,最後一塊記為「塊15」,然後將這16塊明文數據放入到狀態矩陣中,將這16塊明文數據放入到狀態矩陣中的方法如圖2-2-1所示。

塊0

塊4

塊8

塊12

塊1

塊5

塊9

塊13

塊2

塊6

塊10

塊14

塊3

塊7

塊11

塊15

圖2-2-1 將明文塊放入狀態矩陣中
五.AddRoundKey變換
狀態矩陣生成以後,首先要進行AddRoundKey變換,AddRoundKey變換將狀態矩陣與膨脹後的密鑰進行按位異或運算,如下所示。

其中,c表示列數,數組W為膨脹後的密鑰,round為加密輪數,Nb為狀態矩陣的列數。
它的過程如圖2-2-2所示。

圖2-2-2 AES演算法AddRoundKey變換
六.10輪循環
經過AddRoundKey的狀態矩陣要繼續進行10輪類似的子加密過程。前9輪子加密過程中,每一輪要經過4種不同的變換,即SubBytes變換、ShiftRows變換、MixColumns變換和AddRoundKey變換,而最後一輪只有3種變換,即SubBytes變換、ShiftRows變換和AddRoundKey變換。AddRoundKey變換已經討論過,下面分別討論餘下的三種變換。
1.SubBytes變換
SubBytes是一個獨立作用於狀態位元組的非線性變換,它由以下兩個步驟組成:
(1)在GF(28)域,求乘法的逆運算,即對於α∈GF(28)求β∈GF(28),使αβ =βα = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)。
(2)在GF(28)域做變換,變換使用矩陣乘法,如下所示:

由於所有的運算都在GF(28)域上進行,所以最後的結果都在GF(28)上。若g∈GF(28)是GF(28)的本原元素,則對於α∈GF(28),α≠0,則存在
β ∈ GF(28),使得:
β = gαmod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
由於g255 = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
所以g255-α = β-1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
根據SubBytes變換演算法,可以得出SubBytes的置換表,如表2-2-1所示,這個表也叫做AES的S盒。該表的使用方法如下:狀態矩陣中每個元素都要經過該表替換,每個元素為8比特,前4比特決定了行號,後4比特決定了列號,例如求SubBytes(0C)查表的0行C列得FE。
表2-2-1 AES的SubBytes置換表

它的變換過程如圖2-2-3所示。

圖2-2-3 SubBytes變換
AES加密過程需要用到一些數學基礎,其中包括GF(2)域上的多項式、GF(28)域上的多項式的計算和矩陣乘法運算等,有興趣的同學請參考相關的數學書籍。
2.ShiftRows變換
ShiftRows變換比較簡單,狀態矩陣的第1行不發生改變,第2行循環左移1位元組,第3行循環左移2位元組,第4行循環左移3位元組。ShiftRows變換的過程如圖2-2-4所示。

圖2-2-4 AES的ShiftRows變換
3.MixColumns變換
在MixColumns變換中,狀態矩陣的列看作是域GF(28)的多項式,模(x4+1)乘以c(x)的結果:
c(x)=(03)x3+(01)x2+(01)x+(02)
這里(03)為十六進製表示,依此類推。c(x)與x4+1互質,故存在逆:
d(x)=(0B)x3+(0D)x2+(0G)x+(0E)使c(x)•d(x) = (D1)mod(x4+1)。
設有:

它的過程如圖2-2-5所示。

圖2-2-5 AES演算法MixColumns變換
七.密鑰膨脹
在AES演算法中,AddRoundKey變換需要使用膨脹後的密鑰,膨脹後的密鑰記為子密鑰,原始的128位密鑰經過膨脹會產生44個字(每個字為32位)的子密鑰,這44個字的子密鑰供11次AddRoundKey變換使用,一次AddRoundKey使用4個字(128位)的膨脹後的密鑰。
密鑰膨脹演算法是以字為基礎的(一個字由4個位元組組成,即32比特)。128比特的原始密鑰經過膨脹後將產生44個字的子密鑰,我們將這44個密鑰保存在一個字數組中,記為W[44]。128比特的原始密鑰分成16份,存放在一個位元組的數組:Key[0],Key[1]……Key[15]中。
在密鑰膨脹演算法中,Rcon是一個10個字的數組,在數組中保存著演算法定義的常數,分別為:
Rcon[0] = 0x01000000
Rcon[1] = 0x02000000
Rcon[2] = 0x04000000
Rcon[3] = 0x08000000
Rcon[4] = 0x10000000
Rcon[5] = 0x20000000
Rcon[6] = 0x40000000
Rcon[7] = 0x80000000
Rcon[8] = 0x1b000000
Rcon[9] = 0x36000000
另外,在密鑰膨脹中包括其他兩個操作RotWord和SubWord,下面對這兩個操作做說明:
RotWord( B0,B1,B2,B3 )對4個位元組B0,B1,B2,B3進行循環移位,即
RotWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B1,B2,B3,B0 )
SubWord( B0,B1,B2,B3 )對4個位元組B0,B1,B2,B3使用AES的S盒,即
SubWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B』0,B』1,B』2,B』3 )
其中,B』i = SubBytes(Bi),i = 0,1,2,3。
密鑰膨脹的演算法如下:

八.解密過程
AES的加密和解密過程並不相同,首先密文按128位分組,分組方法和加密時的分組方法相同,然後進行輪變換。
AES的解密過程可以看成是加密過程的逆過程,它也由10輪循環組成,每一輪循環包括四個變換分別為InvShiftRows變換、InvSubBytes變換、InvMixColumns變換和AddRoundKey變換;
這個過程可以描述為如下代碼片段所示:

九.InvShiftRows變換
InvShiftRows變換是ShiftRows變換的逆過程,十分簡單,指定InvShiftRows的變換如下。
Sr,(c+shift(r,Nb))modNb= Sr,c for 0 < r< 4 and 0 ≤ c < Nb
圖2-2-6演示了這個過程。

圖2-2-6 AES演算法InvShiftRows變換
十.InvSubBytes變換
InvSubBytes變換是SubBytes變換的逆變換,利用AES的S盒的逆作位元組置換,表2-2-2為InvSubBytes變換的置換表。
表2-2-2 InvSubBytes置換表

十一.InvMixColumns變換
InvMixColumns變換與MixColumns變換類似,每列乘以d(x)
d(x) = (OB)x3 + (0D)x2 + (0G)x + (0E)
下列等式成立:
( (03)x3 + (01)x2 + (01)x + (02) )⊙d(x) = (01)
上面的內容可以描述為以下的矩陣乘法:

十二.AddRoundKey變換
AES解密過程的AddRoundKey變換與加密過程中的AddRoundKey變換一樣,都是按位與子密鑰做異或操作。解密過程的密鑰膨脹演算法也與加密的密鑰膨脹演算法相同。最後狀態矩陣中的數據就是明文。

⑤ 【密碼學】C語言實現AES核心步驟

按照AES演算法,完成AES演算法S盒、行移位、列混合、輪密鑰加操作

高級加密標准(英語:Advanced Encryption Standard,縮寫:AES),在密碼學中又稱Rijndael加密法,是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標准。這個標准用來替代原先的DES,已經被多方分析且廣為全世界所使用。經過五年的甄選流程,高級加密標准由美國國家標准與技術研究院(NIST)於2001年11月26日發布於FIPS PUB 197,並在2002年5月26日成為有效的標准。2006年,高級加密標准已然成為對稱密鑰加密中最流行的演算法之一。

AES採用對稱分組密碼體制,密鑰的長度最少支持為128、192、256,分組長度128位,演算法應易於各種硬體和軟體實現。

AES加密數據塊分組長度必須為128比特,密鑰長度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一個(如果數據塊及密鑰長度不足時,會補齊)。AES加密有很多輪的重復和變換。大致步驟如下:1、密鑰擴展(KeyExpansion),2、初始輪(Initial Round),3、重復輪(Rounds),每一輪又包括:位元組替代(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混合(MixColumns)、輪密鑰加(AddRoundKey),4、最終輪(Final Round),最終輪沒有MixColumns。

AES演算法的加密整體結構

位元組替代(SubBytes):使用一個S盒進行非線性置換,S盒是一個16×16的矩陣,如表4-9所示。位元組替代將輸入的狀態矩陣的每一個位元組通過一個簡單查表操作,映射為另外一個位元組。

輸入位元組的前4bits指定S盒的行值,後4bits指定S盒的列值,行和列所確定S盒位置的元素作為輸出,例如輸入位元組「03」,行值為0,列值為3,根據表4-9可知第0行第3列對應的值為 「7B」,因此輸出位元組為「7B」。

舉例

在上面的示例中,第1個基本元素為」F5」,它將被S盒行為第」F行」、列為第」5」列的元素「E6「代替,其餘的輸出也用相同的方法確定。

狀態陣列的4個行循環以位元組為基本單位進行左移,而每行循環做移的偏移量是由明文分組的大小和所在行數共同確定,即列數Nb和行號確定。

舉例

舉例

輪密鑰加操作是將密鑰與明文按比特異或,輪密鑰通過密鑰擴展得到

和fips-192(AES)的標准一樣

⑥ AES加密的詳細過程是怎麼樣的

詳細過程如下圖:

AES加密標准又稱為高級加密標准Rijndael加密法,是美國國家標准技術研究所NIST旨在取代DES的21世紀的加密標准。AES的基本要求是,採用對稱分組密碼體制,密鑰長度可以為128、192或256位,分組長度128位,演算法應易在各種硬體和軟體上實現。

1998年NIST開始AES第一輪分析、測試和徵集,共產生了15個候選演算法。

1999年3月完成了第二輪AES2的分析、測試。2000年10月2日美國政府正式宣布選中比利時密碼學家Joan Daemen和Vincent Rijmen提出的一種密碼演算法Rijndael作為AES的加密演算法。

AES加密數據塊和密鑰長度可以是128b、192b、256b中的任意一個。AES加密有很多輪的重復和變換。

⑦ 什麼是AES演算法

加密演算法分為單向加密和雙向加密。
單向加密 包括 MD5 , SHA 等摘要演算法。單向加密演算法是不可逆的,也就是無法將加密後的數據恢復成原始數據,除非採取碰撞攻擊和窮舉的方式。像是銀行賬戶密碼的存儲,一般採用的就是單向加密的方式。

雙向加密 是可逆的,存在密文的密鑰,持有密文的一方可以根據密鑰解密得到原始明文,一般用於發送方和接收方都能通過密鑰獲取明文的情況。雙向加密包括對稱加密和非對稱加密。對稱加密包括 DES 加密, AES 加密等,非對稱加密包括 RSA 加密, ECC 加密。
AES 演算法全稱 Advanced Encryption Standard ,是 DES 演算法的替代者,也是當今最流行的對稱加密演算法之一。

要想學習AES演算法,首先要弄清楚三個基本的概念:密鑰、填充、模式。

密鑰是 AES 演算法實現加密和解密的根本。對稱加密演算法之所以對稱,是因為這類演算法對明文的加密和解密需要使用同一個密鑰。

AES支持三種長度的密鑰:

128位,192位,256位

平時大家所說的AES128,AES192,AES256,實際上就是指的AES演算法對不同長度密鑰的使用。從安全性來看,AES256安全性最高。從性能來看,AES128性能最高。本質原因是它們的加密處理輪數不同。

要想了解填充的概念,我們先要了解AES的分組加密特性。AES演算法在對明文加密的時候,並不是把整個明文一股腦加密成一整段密文,而是把明文拆分成一個個獨立的明文塊,每一個明文塊長度128bit。

這些明文塊經過AES加密器的復雜處理,生成一個個獨立的密文塊,這些密文塊拼接在一起,就是最終的AES加密結果。

但是這里涉及到一個問題:

假如一段明文長度是192bit,如果按每128bit一個明文塊來拆分的話,第二個明文塊只有64bit,不足128bit。這時候怎麼辦呢?就需要對明文塊進行填充(Padding)。AES在不同的語言實現中有許多不同的填充演算法,我們只舉出集中典型的填充來介紹一下。

不做任何填充,但是要求明文必須是16位元組的整數倍。

如果明文塊少於16個位元組(128bit),在明文塊末尾補足相應數量的字元,且每個位元組的值等於缺少的字元數。

比如明文:{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個位元組,則補全為{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6}

如果明文塊少於16個位元組(128bit),在明文塊末尾補足相應數量的位元組,最後一個字元值等於缺少的字元數,其他字元填充隨機數。

比如明文:{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個位元組,則可能補全為{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}

需要注意的是,如果在AES加密的時候使用了某一種填充方式,解密的時候也必須採用同樣的填充方式。

AES的工作模式,體現在把明文塊加密成密文塊的處理過程中。AES加密演算法提供了五種不同的工作模式:

ECB、CBC、CTR、CFB、OFB

模式之間的主題思想是近似的,在處理細節上有一些差別。我們這一期只介紹各個模式的基本定義。

電碼本模式 Electronic Codebook Book

密碼分組鏈接模式 CipherBlock Chaining

計算器模式 Counter

密碼反饋模式 CipherFeedBack

輸出反饋模式 OutputFeedBack

如果在AES加密的時候使用了某一種工作模式,解密的時候也必須採用同樣的工作模式。

AES加密主要包括兩個步驟: 密鑰擴展 明文加密

密鑰擴展過程說明(密鑰為16位元組):

函數g的流程說明:

輪常量(Rcon)是一個字,最右邊三個位元組總為0。因此字與Rcon相異或,其結果只是與該字最左的那個位元組相異或。每輪的輪常量不同,定位為Rcon[j] = (RC[j], 0, 0, 0)。(RC是一維數組)
RC生成函數:RC[1] = 1, RC[j] = 2 * RC[j – 1]。
因為16位元組密鑰的只進行10輪的擴展,所以最後生成的RC[j]的值按16進製表示為:

十輪的密鑰擴展後,就能生成44個字大小的擴展密鑰。擴展後的密鑰將用於AES對明文的加密過程。

S盒是16×16個位元組組成的矩陣,行列的索引值分別從0開始,到十六進制的F結束,每個位元組的范圍為(00-FF)。

進行位元組代替的時候,把狀態中的每個位元組分為高4位和低4位。高4位作為行值,低4位作為列值,以這些行列值作為索引從S盒的對應位置取出元素作為輸出,如下圖所示:

S盒的構造方式如下:
(1) 按位元組值得升序逐行初始化S盒。在行y列x的位元組值是{yx}。
(2) 把S盒中的每個位元組映射為它在有限域GF中的逆;{00}映射為它自身{00}。
(3) 把S盒中的每個位元組的8個構成位記為(b7, b6, b5, b4, b3, b2, b1)。對S盒的每個位元組的每個位做如下的變換:

ci指的是值為{63}的位元組c的第i位。
解密過程逆位元組代替使用的是逆S盒,構造方式為

位元組d={05}。

逆向行移位將狀態中後三行執行相反方向的移位操作,如第二行向右循環移動一個位元組,其他行類似。

要注意,圖示的矩陣的乘法和加法都是定義在GF(2^8)上的。
逆向列混淆原理如下:

輪密鑰加後的分組再進行一次輪密鑰加就能恢復原值.所以,只要經過密鑰擴展和明文加密,就能將明文加密成密文,進行解密的時候,只需要進行逆向變換即可。

圖[AES加密演算法的流程]中還需要注意,明文輸入到輸入狀態後,需要進行一輪的輪密鑰加,對輸入狀態進行初始化。 前9輪的加密過程,都需要進行位元組替代、行移位、列混淆和輪密鑰加,但是第10輪則不再需要進行列混淆。

進行解密的時候,需要進行逆向位元組替代,逆向行移位、逆向列混淆和輪密鑰加。

⑧ aes演算法步驟

aes演算法由四個不同的變換組成,包括一個置換和三個替代:

位元組代替(SubBytes):用一個S盒完成分組的位元組到位元組的代替。

行移位(ShiftRows):一個簡單的置換。

列混淆(MixColumns):利用域GF(28)上的算術特性的一個代替。

輪密鑰加(AddRoundKey):當前分組和擴展密鑰的一部分進行按位XOR(異或)。

輸入的密鑰被擴展成由44個32位子所組成的數組w[i],由上圖可知,每輪有四個不同的字(128位)作為該輪到密鑰。

對加密和解密的操作,演算法由輪密鑰加開始,接著執行9輪迭代運算,每輪都包含所有4個階段的代替,接著是第10輪的三個階段。

僅僅在輪密鑰加階段使用密鑰。由於這個原因,該演算法以輪密鑰加開始,以輪密鑰加結束。

⑨ AES加密演算法原理

一般的加密通常都是塊加密,如果要加密超過塊大小的數據,就需要涉及填充和鏈加密模式,本文對對稱加密和分組加密中的幾種種模式進行一一分析(ECB、CBC、CFB、OFB,CTR)

這種模式是將整個明文分成若干段相同的小段,然後對每一小段進行加密。

優點:

這種模式是先將明文切分成若干小段,然後每一小段與初始塊或者上一段的密文段進行異或運算後,再與密鑰進行加密。

優點:

計算器模式不常見,在CTR模式中, 有一個自增的運算元,這個運算元用密鑰加密之後的輸出和明文異或的結果得到密文,相當於一次一密。這種加密方式簡單快速,安全可靠,而且可以並行加密,但是 在計算器不能維持很長的情況下,密鑰只能使用一次 。CTR的示意圖如下所示:

優點:

優點:

優點:

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