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AES算法探究

2019-10-21 09:25| 投稿: xiaotiger |來自: 互聯網


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摘要: AES(Advanced Encryption Standard),即高級加密標準,又稱矩陣加密算法,是美國聯邦政府采用的一種區塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES,已經被多方分析且廣為全世界所使用。AES的基本結構AES為分組密碼,分組密碼也就是把明文分成一組一組的,每組長度相等,每次加密一組數據,直到加密完整個 ...

AES(Advanced Encryption Standard),即高級加密標準,又稱矩陣加密算法,是美國聯邦政府采用的一種區塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES,已經被多方分析且廣為全世界所使用。

AES的基本結構

AES為分組密碼,分組密碼也就是把明文分成一組一組的,每組長度相等,每次加密一組數據,直到加密完整個明文。在AES標準規范中,分組長度只能是128位,也就是說,每個分組為16個字節(每個字節8位)。AES核心就是實現一輪中的所有操作,密鑰的長度可以使用128位、192位或256位,密鑰的長度不同,推薦加密輪數也不同。

AES的原理

AES采用輪密鑰的加密方法,實際是一種Vernam密碼形式,其本身不難被破解。但是算法的另外三個階段一起提供了混淆、擴散和非線性功能。這些階段沒有涉及密鑰,就它們自身而言,并未提供算法的安全性。然而,該算法經歷一個分組的XOR加密,再對該分組混淆擴散,再接著又是XOR加密,如此交替進行,這種方式非常有效非常安全。

AES的可逆原理

AES的每個階段均可逆,對字節代替、行移位和列混淆,在解密算法中用它們相對應的逆函數。輪密鑰加的逆就是用同樣的輪密鑰和分組相異或,其原理就是A⊕B⊕B = A。和大多數分組密碼一樣,AES解密算法按照逆序利用擴展密鑰的方法,其解密算法和加密算法并不一樣,這是由AES的特定結構決定的。

AES最常見的有3種方案,分別是AES-128、AES-192和AES-256,它們的區別在于密鑰長度不同,AES-128的密鑰長度為16bytes(128bit / 8),后兩者分別為24bytes和32bytes。密鑰越長,安全強度越高,但伴隨運算輪數的增加,帶來的運算開銷就會更大,所以用戶應根據不同應用場合進行合理選擇。

AES常見工作模式

1、ECB(ElectronicCodebook,電子密碼本)

優點:簡單、可并行計算、誤差不傳遞。

缺點:不能隱藏明文模式、主動攻擊。

用途:需要并行加密的應用。

2、CBC(Cipher Block Chaining,密碼分組鏈接)

優點:不容易主動攻擊(誤差傳遞)、適合長報文,是SSL、IPSec標準。

缺點:無法并行、誤差傳遞。

用途:長報文傳輸,SSL和IPSec。

3、CFB(CipherFeedback,密碼反饋)

優點:不容易主動攻擊,分組轉變為流模式,可加密小于分組數據。

缺點:無法并行、誤差傳遞。

3、OFB(OutputFeedback,輸出反饋)

優點:分組轉為流模式、可加密小于分組數據。

缺點:主動攻擊。

用途:通信信道質量不高時使用,比如衛星通信。

4、CTR(Counter,計數器模式):

優點:并行、一次一密、不傳遞誤差。

缺點:主動攻擊。

AES(Advanced Encryption Standard):高級加密標準,對稱算法,是下一代的加密算法標準,速度快,安全級別高,現在 AES 標準的一個實現是 Rijndael 算法。



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本文出自:https://www.toutiao.com/a6749312705720484366/

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