AES 算法

简介

AES 算法是典型的【对称加密算法】
不同于摘要算法，摘要算法是不可逆的，它的主要作用是对信息一致性和完整性的校验；而对称加密算法是可逆的，它的主要作用是保证私密信息不被泄露。
AES 算法全称 Advanced Encryption Standard，是DES算法的替代者，也是当今最流行的对称加密算法之一。
AES 算法包含三个基本的概念：密钥、填充、模式。
1. 密钥
  密钥是AES 算法实现加密和解密的基本。对称加密算法之所以对称，是因为这类算法对明文的加密和解密需要使用同一个密钥。
```
AES 算法支持三种长度的密钥：

128位，192位，256位
```
  平时大家所说的 AES128，AES192，AES256，实际上就是指的 AES 算法对不同长度密钥的使用。
  
  从安全性俩看，AES256安全性最高。从性能来看，AES128性能最高。本质原因是他们的加密处理轮数不同。
2. 填充
      AES 算法加密是分组加密。
  
      AES 算法在对明文加密的时候，并不是把整个明文一股脑加密成一整段密文，而是把明文拆分成一个个独立的明文块，每一个明文块长度 128bit。
  
      这些明文块经过 AES 加密器的复杂处理，生成一个个独立的密文块，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：
  
  假如一段明文长度是 192bit，如果按每 128bit 一个明文块来拆分的话，第二个明文块只有 64bit，不足 128bit。这时候怎么办呢？就需要对明文块进行填充（Padding）。
  
  AES 再不同的语言实现中有许多不同的填充算法
```
NoPadding：

不做任何填充，但是要求明文必须是 16 字节的整数倍。

PKCS5Padding（默认）：

如果明文块少于 16 个字节（128bit），在明文块末尾补足相应数量的字符，且每个字节的值等于缺少的字符数。

比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e}, 缺少 6 个字节，则补全为 {1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6}

ISO10126Padding：

如果明文块少于 16 个字节（128bit），在明文块末尾补足相应数量的字节，最后一个字符值等于缺少的字符数，其他字符填充随机数。

比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e}, 缺少 6 个字节，则可能补全为 {1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}

ZeroPadding:

数据长度不对齐时使用0填充，否则不填充。使用0填充有个缺点，当元数据尾部也存在0时，在unpadding时可能会存在问题。

PKCS7Padding

假设每个区块大小为blockSize
<1> 已对齐，填充一个长度为blockSize且每个字节均为blockSize的数据。
<2> 未对齐，需要补充的字节个数为n，则填充一个长度为n且每个字节均为n的数据。

PKCS5Padding是PKCS7Padding的子集，只是块大小固定为8字节。所以两者的区别在于PKCS5Padding是限制块大小的PKCS7Padding。
```
  需要注意的是，如果AES加密的时候使用了某一种填充方式，解密的时候也必须采用同样的填充方式。
3. 模式
  AES 的工作模式，体现在把明文块加密成密文块的处理过程中。AES 加密算法提供了五种不同的工作模式：
  
  ECB、CBC、CTR、CFB、OFB
  
  模式之间的主题思想是近似的，在处理细节上有一些差别。我们这一期只介绍各个模式的基本定义。
  
  ECB 模式（默认）： 电码本模式 Electronic Codebook Book
  
  CBC 模式： 密码分组链接模式 Cipher Block Chaining
  
  CTR 模式： 计算器模式 Counter
  
  CFB 模式： 密码反馈模式 Cipher FeedBack
  
  OFB 模式： 输出反馈模式 Output FeedBack
  
  通样的，如果在AES加密的时候使用了某一种工作模式，解密的时候也必须采用通样的工作模式。
  
  AES 算法在Java的javax.crypto包里有很好的封装。
  Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding") // 决定了 AES 选择的填充方式是 NoPadding，工作模式是 CBC 模式。
补充
1. 我们在调用封装好的 AES 算法时，表面上使用的 Key 并不是真正用于 AES 加密解密的密钥，而是用于生成真正密钥的 “种子”。
2. 填充明文时，如果明文长度原本就是 16 字节的整数倍，那么除了 NoPadding 以外，其他的填充方式都会填充一组额外的 16 字节明文块

参考文档

首页 > 学习总览 > 开发相关算法 > 加密解密算法

blogSite

我是谁？我在哪儿？我在干什么？

AES 算法

简介

参考文档