aes加密解密原理

⑴ 對於加密的總結（AES,RSA）

跟第三方聯調的時候會碰到各種加密演算法，所以總結一下。

AES不是將拿到的明文一次性加密，而是分組加密，就是先將明文切分成長度相等的塊，每塊大小128bit，再對每一小塊進行加密。那麼問題就來了，並不是所有的原始明文串能被等分成128bit，例如原串大小200bit，那麼第二個塊只有72bit，所以就需要對第二個塊進行填充處理，讓第二個塊的大小達到128bit。常見的填充模式有

不進行填充，要求原始加密串大小必須是128bit的整數倍；

假設塊大小8位元組，如果這個塊跟8位元組還差n個位元組，那麼就在原始塊填充n，直到滿8位元組。例：塊{1,2,3}，跟8位元組差了5個位元組，那麼補全後的結果{1,2,3,5,5,5,5,5}後面是五個5，塊{1,2,3,..7}跟8位元組差了1個位元組，那麼補全後就是{1,2,3,...,7,1},就是補了一個1。

如果恰好8位元組又選擇了PKCS5Padding填充方式呢？塊{1,2,3...8}填充後變成{1,2,3...8,8...8}，原串後面被補了8個8，這樣做的原因是方便解密，只需要看最後一位就能算出原塊的大小是多少。

跟PKCS5Padding的填充方式一樣，不同的是，PKCS5Padding只是對8位元組的進行填充，PKCS7Padding可以對1~256位元組大小的block進行填充。openssl里aes的默認填充方式就是PKCS7Padding

AES有多種加密模式，包括：ECB,CBC,CTR,OCF,CFB,最常見的還是ECB和CBC模式。

最簡單的一種加密模式，每個塊進行獨立加密，塊與塊之間加密互不影響，這樣就能並行，效率高。
雖然這樣加密很簡單，但是不安全，如果兩個塊的明文一模一樣，那麼加密出來的東西也一模一樣。

openssl的相關函數：

CBC模式中引入了一個新的概念，初始向量iv。iv的作用就是為了防止同樣的明文塊被加密成同樣的內容。原理是第一個明文塊跟初始向量做異或後加密，第二個塊跟第一個密文塊做異或再加密，依次類推，避免了同樣的塊被加密成同樣的內容。

openssl相關函數：

敲黑板！！ 所以跟第三方對接的時候，如果對面說他們用aes加密，務必對他們發起靈魂三問：

簽名的作用是讓接受方驗證你傳過去的數據沒有被篡改；加密的作用是保證數據不被竊取。

原理：你有一個需要被驗簽的原串A。

步驟一：選擇hash演算法將A進行hash得到hash_a；

步驟二：將hash_a進行加密，得到加密值encrypt_a；

步驟三：將原串A和加密的encrypt_a發給第三方，第三方進行驗簽。第三方先解密encrypt_a，得到一個hash值hash_a1，然後對原串A使用同樣的hash演算法進行hash，得到的即為加密前的hash_a,如果hash_a = hash_a1, 那麼驗簽成功。

rsa使用私鑰對信息加密來做簽名，使用公鑰解密去驗簽。
openssl相關函數：

注意：兩個函數中的m，是原串hash後的值，type表示生成m的演算法，例如NID_sha256表示使用sha256對原串進行的hash，返回1為簽名成功或者驗簽成功，-1位為失敗。

再次敲黑板！！ 所以如果第三方說使用rsa驗簽，要讓對方告知他們的hash演算法。

首先明確，私鑰加密不等於簽名。加密的時候，使用使用公鑰加密，第三方使用你的私鑰進行解密。
openssl里公鑰加密函數為RSA_public_encrypt，私鑰解密函數為RSA_private_decrypt，具體的可以自己去查看下官方文檔。

rsa也涉及到了填充方式，所以對接的時候也要問清楚

在使用公鑰進行加密時，會發現每次加密出的結果都不一樣，但使用私鑰加密時，每次的結果都一樣，網上查了一圈，說是因為填充方式的原因。

官方文檔說明：

那麼為什麼一定要使用私鑰做簽名，公鑰做加密，而不是公鑰做簽名，私鑰做加密呢？
舉個栗子：

⑵ AES加密演算法原理

AES是分組密鑰，演算法輸入128位數據，密鑰長度也是128位。用Nr表示對一個數據分組加密的輪數（加密輪數與密鑰長度的關系如表1所列）。每一輪都需要一個與輸入分組具有相同長度的擴展密鑰Expandedkey(i)的參與。由於外部輸入的加密密鑰K長度有限,所以在演算法中要用一個密鑰擴展程序(Keyexpansion)把外部密鑰K擴展成更長的比特串,以生成各輪的加密和解密密鑰。x0dx0a1.1圈變化x0dx0aAES每一個圈變換由以下三個層組成:x0dx0a非線性層——進行Subbyte變換；x0dx0a線行混合層——進行ShiftRow和MixColumn運算；x0dx0a密鑰加層——進行AddRoundKey運算。x0dx0a① Subbyte變換是作用在狀態中每個位元組上的一種非線性位元組轉換,可以通過計算出來的S盒進行映射。x0dx0ax0dx0a② ShiftRow是一個位元組換位。它將狀態中的行按照不同的偏移量進行循環移位，而這個偏移量也是根據Nb的不同而選擇的[3]。x0dx0ax0dx0a③ 在MixColumn變換中,把狀態中的每一列看作GF(28)上的多項式a(x)與固定多項式c(x)相乘的結果。 b(x)=c(x)*a(x)的系數這樣計算:x0dx0a*運算不是普通的乘法運算,而是特殊的運算，即 b(x)=c(x)·a(x)(mod x4+1) 對於這個運算 b0=02。a0+03。a1+a2+a3 令xtime(a0)=02。a0x0dx0a其中，符號「。」表示模一個八次不可約多項式的同餘乘法[3]。x0dx0ax0dx0a對於逆變化,其矩陣C要改變成相應的D,即b(x)=d(x)＊a(x)。x0dx0a④ 密鑰加層運算(addround)是將圈密鑰狀態中的對應位元組按位「異或」。x0dx0ax0dx0a⑤ 根據線性變化的性質[1],解密運算是加密變化的逆變化。

⑶ RSA和AES區別

先了解下AES和RSA的區別，前者屬於 對稱加密 ，後者屬於 非對稱加密 。

1、對稱加密

對稱加密就是加密和解密使用同一個密鑰。

用數學公示表示就是：

▲加密：Ek(P) = C

▲解密：Dk(C) = P

這里E表示加密演算法，D表示解密演算法，P表示明文，C表示密文。

是不是看起來有點不太容易理解？看下圖：

看過間諜局的知友們一定知道電台和密碼本的功能。潛伏裡面孫紅雷通過電台收聽到一堆數字，然後拿出密碼本比對，找到數字對應的漢字，就明白上級傳達的指令。而軍統的監聽台沒有密碼本，只看到一堆沒有意義的數字，這就是對稱演算法的原理。

AES就屬於對稱加密 ，常見的對稱加密方法還有DES、3DES、Blowfish、RC2以及國密的SM4。

2、非對稱加密

對稱加密快而且方便，但是有個缺點——密鑰容易被偷或被破解。非對稱加密就可以很好的避免這個問題。

非對稱演算法 把密鑰分成兩個 ，一個自己持有叫 私鑰 ，另一個發給對方，還可以公開，叫 公鑰 ，用公鑰加密的數據只能用私鑰解開。

▲加密： E公鑰(P) = C

▲解密:：D私鑰(C) = P

這下就不用擔心密鑰被對方竊取或被破解了，私鑰由自己保管。

非對稱加密演算法核心原理其實就是設計一個數學難題，使得用公鑰和明文推導密文很容易，但根據公鑰、明文和密文推導私鑰極其難。

RSA 就屬於非對稱加密，非對稱加密還有Elgamal、背包演算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密演算法）以及國家商用密碼SM2演算法。

3、AES和RSA

AES和RSA都很安全，至少在目前的計算機體系結構下，沒有任何有效的攻擊方式。量子計算機時代，RSA有一定的破綻，因為利用shro's algorithm，量子計算機窮舉計算質因子速度可以提高N個數量級，能夠在有限的時間內破解RSA密鑰。AES256至少目前並沒有什麼明顯的漏洞。

AES作為對稱加密技術，加密速度很快。 現在高端一點的CPU都帶有AES-NI指令，可以極快的完成加密和解密。

舉例來說，堅果雲存儲系統採用了intel 的AES-NI加速，在採用AES加密和解密的時候，

單核的性能可以超過 1GB Byte/秒，非常非常快，很適合對大量數據進行加解密。 

但是AES作為對稱加密技術，如何安全的分發密鑰是一個難題。通過任何方式傳遞密鑰都有泄密的風險。當然，目前我國高大上的量子通信技術或許能很好的解決這個問題。

RSA作為非對稱加密技術的代表， 加解密的速度其實相當慢，只能對小塊的數據進行加解密。但是其非對稱的特點，滿足公鑰可以隨處分發，只有公鑰能解密私鑰加密的數據，只有私鑰能解密公鑰加密的數據。所以很適合用來進行密鑰分發和身份驗證，這兩個應用場景剛好相反。

1）用於對稱秘鑰分發的場景，其他人用公鑰加密對稱的秘鑰，那麼只有授權人才持有私鑰，因此才能解密獲得對應的秘鑰，解決了AES密鑰分發的難題；

2）對於身份驗證的場景，授權人用私鑰加密一段指令，其他人用公鑰解密對應的數據，驗證對應的指令與之前約定的某些特徵一致（例如，這段話必須使用四川口音，像是堅果雲CEO 

的標准四川口音==），如果一致，那麼可以確認這個指令就是授權人發出的。

相關趣聞軼事：

RSA除了是一個偉大的發明，被免費開放給所有互聯網用戶使用。它的發明者還以此成立了一家名為 RSA Security 的網路安全公司，這家公司最後被EMC高價收購。這是德藝雙馨的偉大證明， 是「又紅又專」的典範。

RSA的演算法是以三個發明者的名字命名的，三位都是成功的數學家，科學家和企業家，其中的排名第一Ron Rivest，有非常多的傑出貢獻。

RSA是整個互聯網數據安全的基礎，與光纖處於同樣基礎和重要的方式。 大部分的加密和解密的應用都是同時應用RSA和AES。

總結

破解加密的難度除了跟 加密方法 有關，還跟 密鑰長度 以及 加密模式 有很大的關系，就拿AES來說，有AES128和AES256（ 代表密鑰長度 ），顯然AES256的安全性能比AES128更高，而AES又要四種模式：ECB、CBC、CFB、OFB（ 代表加密模式 ）。

RSA1024是屬於非對稱加密，是基於大整數因式分解難度，也就是兩個質數相乘很容易，但是找一個大數的質因子非常困難。量子計算機時代，RSA有一定的風險，具體可以參考： 超鏈接

AES256目前沒有明顯的漏洞，唯一的問題就是如何安全的分發密鑰。

現在大部分的加密解密都是同時應用RSA和AES，發揮各自的優勢，使用RSA進行密鑰分發、協商，使用AES進行業務數據的加解密。

⑷ 2021-01-30 AES加密演算法筆記(一)

密鑰

明文

密文

明文和秘文不等長沒法執行異或運算

分組加密是：將明文分成多個等長的block模塊，對每個模塊分別加解密

最後一個明文block模塊長度不足時，需要填充

hash函數

GCM工作模式就是 CTR模式加上GMAC完整性校驗

GCM = CTR + GMAC

​ 異或

每個參與方都有一對密鑰

公鑰是對外知道的

知道公鑰就是知道(k,n) -> k就是一個隨機數 n是兩個質數p,q的乘積

​ ->v

​ ->v = (p-1)*(q-1),k 計算k對於v的模反元素d

​ ->(d,n)

難在n是一個大數，分解質因數n得到p,q會比較困難

安全性來源於對一個大數做因式分解特別困難。

ASN.1

解碼查看

迫於美國政府壓力，server端把私鑰給了美國政府

美國政府作為中間人攔截客戶端發的消息，公鑰發的消息。

然後就用拿到的私鑰解密，所有信息都可以看到。

​

⑸ 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：

⑹ AES演算法原理

AES加密過程是在一個4×4的位元組矩陣上運作，這個矩陣又稱為「體（state）」，其初值就是一個明文區塊（矩陣中一個
元素大小就是明文區塊中的一個Byte）。（Rijndael加密法因支持更大的區塊，其矩陣行數可視情況增加）加密時，
各輪AES加密循環（除最後一輪外）均包含4個步驟：

矩陣中的各位元組通過一個8位的S-box進行轉換。這個步驟提供了加密法非線性的變換能力。S-box與GF（28）上的乘法反元素有關，已知具有良好的非線性特性。為了避免簡單代數性質的攻擊，S-box結合了乘法反元素及一個可逆的仿射變換矩陣建構而成。此外在建構S-box時，刻意避開了固定點與反固定點，即以S-box替換位元組的結果會相當於錯排的結果。AES演算法中的S盒如圖2.2所示
例如一個位元組為0x19，經過S盒變換查找n(1,9) = 0xd4,所以就替換為0xd4。

ShiftRows描述矩陣的行操作。在此步驟中，每一行都向左循環位移某偏移量。在AES中（區塊大小128位），第一行維持不變，第二行里的每個位元組都向左循環移動一格。同理，第三行及第四行向左循環位移的偏移量就分別是2和3。經過ShiftRows之後，矩陣中每一豎列，都是由輸入矩陣中的每個不同列中的元素組成。

在MixColumns步驟，每一列的四個位元組通過線性變換互相結合。每一列的四個元素分別當作 的系數，合並即為GF（28）中的一個多項式，接著將此多項式和一個固定的多項式在molo 下相乘。此步驟亦可視為Rijndael有限域之下的矩陣乘法。MixColumns函數接受4個位元組的輸入，輸出4個位元組，每一個輸入的位元組都會對輸出的四個位元組造成影響。因此ShiftRows和MixColumns兩步驟為這個密碼系統提供了擴散性。

AES演算法利用外部輸入密鑰K(密鑰串的字數為Nk),通過密鑰的擴展程序得到共計4(Nr+1)字的擴展密鑰。它涉及如下三個模塊:
(1)位置變換(rotword)——把一個4位元組的序列[A,B,C,D]變化成[B,C,D,A]；
(2)S盒變換(subword)——對一個4位元組進行S盒代替；
(3)變換Rcon[i]——Rcon[i]表示32位比特字[xi-1,00,00,00]。這里的x是（02），如 Rcon[1]=[01000000]；Rcon[2]=[02000000]；Rcon[3]=[04000000]……
擴展密鑰的生成：擴展密鑰的前Nk個字就是外部密鑰K；以後的字W[[i]]等於它前一個字W[[i-1]]與前第Nk個字W[[i-Nk]]的「異或」,即W[[i]]=W[[i-1]]W[[i- Nk]]。但是若i為Nk的倍數,則W[i]=W[i-Nk]Subword(Rotword(W[[i-1]]))Rcon[i/Nk]。

⑺ 加密技術02-對稱加密-AES原理

AES 全稱 Advanced Encryption Standard（高級加密標准）。它的出現主要是為了取代 DES 加密演算法的，因為 DES 演算法的密鑰長度是 56 位，因此演算法的理論安全強度是 2^56。但二十世紀中後期正是計算機飛速發展的階段，元器件製造工藝的進步使得計算機的處理能力越來越強，所以還是不能滿足人們對安全性的要求。於是 1997 年 1 月 2 號，美國國家標准技術研究所宣布希望徵集高級加密標准，用以取代 DES。AES 也得到了全世界很多密碼工作者的響應，先後有很多人提交了自己設計的演算法。最終有5個候選演算法進入最後一輪：Rijndael，Serpent，Twofish，RC6 和 MARS。最終經過安全性分析、軟硬體性能評估等嚴格的步驟，Rijndael 演算法獲勝。

AES 密碼與分組密碼 Rijndael 基本上完全一致，Rijndael 分組大小和密鑰大小都可以為 128 位、192 位和 256 位。然而 AES 只要求分組大小為 128 位，因此只有分組長度為 128 位的 Rijndael 才稱為 AES 演算法。本文只對分組大小 128 位，密鑰長度也為 128 位的 Rijndael 演算法進行分析。密鑰長度為 192 位和 256 位的處理方式和 128 位的處理方式類似，只不過密鑰長度每增加 64 位，演算法的循環次數就增加 2 輪，128 位循環 10 輪、192 位循環 12 輪、256 位循環 14 輪。

給定一個 128 位的明文和一個 128 位的密鑰，輸出一個 128 位的密文。這個密文可以用相同的密鑰解密。雖然 AES 一次只能加密 16 個位元組，但我們只需要把明文劃分成每 16 個位元組一組的塊，就可以實現任意長度明文的加密。如果明文長度不是 16 個位元組的倍數，則需要填充，目前填充方式主要是 PKCS7 / PKCS5。

下來主要分析 16 個位元組的加解密過程，下圖是 AES 演算法框架。

密鑰生成流程

G 函數

關於輪常量的生成下文會介紹。

主要作用：一是增加密鑰編排中的非線性；二是消除AES中的對稱性。這兩種屬性都是抵抗某些分組密碼攻擊必要的。

接下來詳細解釋一下幾個關鍵步驟。

明文矩陣和當前回次的子密鑰矩陣進行異或運算。

位元組代換層的主要功能是通過 S 盒完成一個位元組到另外一個位元組的映射。

依次遍歷 4 * 4 的明文矩陣 P 中元素，元素高四位值為行號，低四位值為列號，然後在 S 盒中取出對應的值。

行位移操作最為簡單，它是用來將輸入數據作為一個 4 * 4 的位元組矩陣進行處理的，然後將這個矩陣的位元組進行位置上的置換。ShiftRows 子層屬於 AES 手動的擴散層，目的是將單個位上的變換擴散到影響整個狀態當，從而達到雪崩效應。它之所以稱作行位移，是因為它只在 4 * 4 矩陣的行間進行操作，每行 4 位元組的數據。在加密時，保持矩陣的第一行不變，第二行向左移動 1 個位元組、第三行向左移動 2 個位元組、第四行向左移動 3 個位元組。

列混淆層是 AES 演算法中最為復雜的部分，屬於擴散層，列混淆操作是 AES 演算法中主要的擴散元素，它混淆了輸入矩陣的每一列，使輸入的每個位元組都會影響到 4 個輸出位元組。行位移層和列混淆層的組合使得經過三輪處理以後，矩陣的每個位元組都依賴於 16 個明文位元組成可能。其實質是在有限域 GF(2^8) 上的多項式乘法運算，也稱伽羅瓦域上的乘法。

伽羅瓦域

伽羅瓦域上的乘法在包括加/解密編碼和存儲編碼中經常使用，AES 演算法就使用了伽羅瓦域 GF(2^8) 中的運算。以 2^n 形式的伽羅瓦域來說，加減法都是異或運算，乘法相對較復雜一些，下面介紹 GF(2^n) 上有限域的乘法運算。

本原多項式： 域中不可約多項式，是不能夠進行因子分解的多項式，本原多項式是一種特殊的不可約多項式。當一個域上的本原多項式確定了，這個域上的運算也就確定了，本原多項式一般通過查表可得，同一個域往往有多個本原多項式。通過將域中的元素化為多項式的形式，可以將域上的乘法運算轉化為普通的多項式乘法模以本原多項式的計算。比如 g(x) = x^3+x+1 是 GF(2^3) 上的本原多項式，那麼 GF(2^3) 域上的元素 3*7 可以轉化為多項式乘法：

乘二運算： 無論是普通計算還是伽羅瓦域上運算，乘二計算是一種非常特殊的運算。普通計算在計算機上通過向高位的移位計算即可實現，伽羅瓦域上乘二也不復雜，一次移位和一次異或即可。從多項式的角度來看，伽羅瓦域上乘二對應的是一個多項式乘以 x，如果這個多項式最高指數沒有超過本原多項式最高指數，那麼相當於一次普通計算的乘二計算，如果結果最高指數等於本原多項式最高指數，那麼需要將除去本原多項式最高項的其他項和結果進行異或。

比如：GF(2^8)（g(x) = x^8 + x^4 + x^3 + x^2 + 1）上 15*15 = 85 計算過程。

15 寫成生成元指數和異或的形式 2^3 + 2^2 + 2^1 + 1，那麼：

乘二運算計算過程：

列混淆 ：就是把兩個矩陣的相乘，裡面的運算，加法對應異或運算，乘法對應伽羅瓦域 GF(2^8) 上的乘法（本原多項式為：x^8 + x^4 + x^3 + x^1 + 1）。

Galois 函數為伽羅瓦域上的乘法。

解碼過程和 DES 解碼類似，也是一個逆過程。基本的數學原理也是：一個數進行兩次異或運算就能恢復，S ^ e ^ e = S。

密鑰加法層

通過異或的特性，再次異或就能恢復原數。

逆Shift Rows層

恢復 Shift Rows層 的移動。

逆Mix Column層

通過乘上正矩陣的逆矩陣進行矩陣恢復。

一個矩陣先乘上一個正矩陣，然後再乘上他的逆矩陣，相當於沒有操作。

逆位元組代換層

通過再次代換恢復位元組代換層的代換操作。

比如：0x00 位元組的置換過程

輪常量生成規則如下：

演算法原理和 AES128 一樣，只是每次加解密的數據和密鑰大小為 192 位和 256 位。加解密過程幾乎是一樣的，只是循環輪數增加，所以子密鑰個數也要增加，最後輪常量 RC 長度增加。

⑻ 簡述aes演算法的加密過程

AES加密過程涉及到 4 種操作，分別是位元組替代、行移位、列混淆和輪密鑰加。

1.位元組替換：位元組代替的主要功能是通過S盒完成一個位元組到另外一個位元組的映射。

2.行移位：行移位的功能是實現一個4x4矩陣內部位元組之間的置換。

4.輪密鑰加：加密過程中，每輪的輸入與輪密鑰異或一次（當前分組和擴展密鑰的一部分進行按位異或）；因為二進制數連續異或一個數結果是不變的，所以在解密時再異或上該輪的密鑰即可恢復輸入。

5.密鑰擴展：其復雜性是確保演算法安全性的重要部分。當分組長度和密鑰長度都是128位時，AES的加密演算法共迭代10輪，需要10個子密鑰。AES的密鑰擴展的目的是將輸入的128位密鑰擴展成11個128位的子密鑰。AES的密鑰擴展演算法是以字為一個基本單位（一個字為4個位元組），剛好是密鑰矩陣的一列。因此4個字（128位）密鑰需要擴展成11個子密鑰，共44個字。

⑼ aes演算法是什麼

是;

AES：Advanced Encryption Standard(高級加密標准)，是美國國家標准與技術研究所用於加密電子數據的規范，該演算法匯聚了設計簡單、密鑰安裝快、需要的內存空間少、在所有的平台上運行良好、支持並行處理並且可以抵抗所有已知攻擊等優點。

AES是一個迭代的、對稱密鑰分組的密碼，它可以使用128、192 和 256 位密鑰，並且用 128 位（16位元組）分組加密和解密數據。

相關如下

AES具有應用范圍廣

等待時間短、相對容易隱藏、吞吐量高等優點，在性能等各方面都優於WEP演算法。利用此演算法加密，WLAN的安全性將會獲得大幅度提高。AES演算法已經在802.11i標准中得到最終確認，成為取代WEP的新一代的加密演算法。但是由於AES演算法對硬體要求比較高，因此AES無法通過在原有設備上升級固件實現，必須重新設計晶元。

⑽ AES加密技術

關鍵字
藍牙
流加密
分組加密
des
aes
1
引言隨著機技術的迅速，網路中的信息安全問題越來...
vba、word和資料庫的聯合編程日期：2008-04-05
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本文介紹了用vba作為開發語言,用access或foxpro作為數據...
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