时间：2023-08-31 11:18:05 浏览：52
假设发送者正在向接收者发送消息。如果没有加密算法，接收者会发送一条明文：“我是灰色的。”
如果消息被中间人截获，即使中间人无法篡改消息，也可以窥探消息内容，从而泄露双方隐私。
因此，我们不再直接传输明文，而是使用对称加密来传输密文，画风变成如下：
具体工作步骤如下：
1.发送方使用密钥123456对明文“我是格雷”进行加密，加密结果为tnyrvx snjzwek zxfecdw==。
2.发送方将加密的内容tnyrvx snjzwek zxfecdw==发送给接收方。
3.接收方接收密文tnyrvx snjzwek zxfecdw==，用密钥123456还原成明文“我是灰色的”。
1.密钥
密钥是aes算法进行加密和解密的基础。对称加密算法是对称的，因为它需要同一个密钥加密和解密明文。
aes支持三种长度的密钥：
128位，192位，256位
我们通常所说的aes128、aes192、aes256，实际上是指aes算法使用不同长度的密钥。
2.填充
要理解填充的概念，首先要了解aes的分组加密特性。
什么是块加密？我们来看看下图：
aes算法在加密明文时，并不是将整个明文加密成一个完整的秘密文本，而是将明文拆分成独立的明文块，每个明文块的长度为128位。
这些明文块经过aes加密器处理，生成独立的密文块，这些密文块拼接在一起，就是最终的aes加密结果。
但是这里涉及到一个问题：
如果一个明文的长度是192位，如果一个明文块每128位拆分一次，那么第二个明文块只有64位，不是吗
128位。这个时候该怎么办？明文块必须是填充.
no add:不需要填充，但是纯文本必须是16字节的整数倍。
pkcs5padding(默认):如果明文块小于16字节(128位)，则在明文块末尾补上对应的字符数，每个字节的值等于丢失的字符数。例如，在纯文本：{1，2，3，4，5，a，b，c，d，e}中，如果缺少6个字节，它将作为{1，2，3，4，5，a，b，c，d，e，6，6，6，6，6，6，6，6，6，6，6，6，6}完成。例如，明文：{1，2，3，4，5，a，b，c，d，e}缺少6个字节，可以作为{1，2，3，4，5，a，b，c，e }完成
3.模式
aes的工作模式体现在将明文块加密成密文块的过程中。aes加密算法提供五种不同的工作模式：
欧洲央行、中央银行、携程、cfb、ofb
模式之间的主题相似，但在处理细节上有所不同。本期我们只介绍每种模式的基本定义。
ecb模式（默认）：
码本模式电子码本书
cbc模式：
密码块链接模式下的密码块链接
ctr模式：
计算器模式计数器
cfb模式：
密码反馈模式
ofb模式：
输出反馈模式输出反馈
1.kgen.init传入的第一个参数128确定密钥的长度是128bit.
2.密码。getinstance ("aes/cbc/noparding ")确定aes选择的灌装模式为nopadding，工作模式为cbc模式。
几项补充：
1.当我们调用封装的aes算法时，我们使用的密钥不是用于aes加密和解密的真实密钥，而是用于生成真实密钥的“种子”。
2.在填充明文时，如果明文长度原本是16字节的整数倍，除了nopadding以外，其他填充方法都会额外填充一组16字节的明文块。
以上是aes的基本概念。但是我们是有追求的程序员，所以不知道为什么。先说aes算法的底层原理。
这里我们重新梳理一下：
1.根据128位将明文分成几个明文块。
2.根据选定的填充方法填充最后一个明文块。
3.利用aes加密器和密钥将每个明文块加密成一个密文块。
4.拼接所有密文块，成为最终的密文结果。
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分为几轮？
1个首轮；和
普通回合)n次
最后一轮是1次
在上一期中，我们提到aes密钥支持三种长度：aes128、aes192和aes256。密钥的长度决定了aes加密的轮数。
不包括初始轮，对应于不同键长度的轮数如下：
ae 128:10轮
aes 192: 12轮
ae 256:14轮
不同阶段的圆有不同的加工步骤。
第一轮只有一步：
附加圆形键(添加圆形键)
普通车轮有四个步骤：
字节而不是(子字节)
行移位(移位行)
列混淆(混合列)
附加圆形键(添加圆形键)
最后一轮有三个步骤：
字节而不是(子字节)
行移位(移位行)
附加圆形键(添加圆形键)
1.字节替代（subbytes）
首先，在每个处理步骤中，16字节的明文块被排列成44的二维数组。
所谓的字节替换是指用另一个字节替换明文块的每个字节。换人的依据是什么？根据一个叫做s盒.的16x16二维常数阵列
假设明文块中a[2，2]=5b(一个字节为两位十六进制)，输出值b[2，2]=s[5][11]。
2.行移位（shiftrows）
这一步非常简单。
第一行不变
第二行循环向左移动1字节
第三行循环向左移动2字节
第四行循环向左移动3字节
3.列混淆（mixcolumns）
在这一步中，输入数组的每一列都被矩阵乘以一个名为固定矩阵的二维常数数组，以获得相应的输出列。
4.加轮密钥（addroundkey）
这一步是使用密钥的唯一步骤，128位密钥也是按44矩阵排列的。
输入数组的每一个字节a[i，j]都与键对应位置的字节k[i，j]异或一次，生成输出值b[i，j]。
需要补充的是，每一轮加密使用的密钥是不一样的。这里涉及到一个概念：keyexpansions。
扩展密钥（keyexpansions）
aes源代码中，用一个长度为4 * 4 *(10 ^ 1)字节的数组w来存储所有回合的密钥。w{0-15}的值等于原始键的值，用于为初始回合进行处理。
从w[i-4]和w[i-1]开始计算每个后续元素w[i]，直到数组w的所有元素都被赋值。
w阵中，第一轮用w{0-15}，第一轮用w{16-31}，第二轮用w{32-47}，直到最后一轮(第10轮)用w{160-175}。
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1.ecb模式
ecb模式(电子码本书)是最简单的工作模式，其中每个明文块的加密是完全独立的，互不干扰。
这样有什么好处？
1.简单
2.有利于并行计算
缺点也很明显：
同一个明文块加密后会变成同一个密文块，所以安全性差。
2.cbc模式
cbc模式(密码块链接)引入了一个新概念：初始化向量iv。
静脉注射是用来做什么的？它的作用类似于md5的“盐析”，目的是防止同一个明文块一直被加密成同一个密文块。
从图中可以看出，cbc模式会在加密每个明文块之前，先将明文块和一个值异或。iv作为初始化变量，参与第一个明文块的异或运算，每个后续明文块与其前一个明文块所加密出的密文块.不同
这样，同一明文块加密的密文块就明显不同了。
cbc模式有什么好处？
安全性更高
缺点也很明显：
1.无法并行计算，性能不如ecb
2.引入初始化向量iv，增加复杂度。
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