AES(Advanced Encryption Standard,高级加密标准)是一种对称密钥加密算法,广泛应用于数据加密和安全通信领域。它是现代密码学中最重要的加密标准之一,用于保护敏感信息的安全性。
1.【加密】左侧输入明文,右侧是加密结果。【解密】左侧输入密文,右侧是解密结果。
2.
定义:AES是一种对称密钥加密算法,意味着加密和解密使用相同的密钥。它通过一系列复杂的数学运算将明文数据转换为密文,确保数据在传输或存储过程中不被未经授权的第三方读取。
3. 起源:AES算法的前身是Rijndael算法,由比利时密码学家Vincent Rijmen和Joan Daemen设计。
标准化:2001年,美国国家标准与技术研究院(NIST)正式将Rijndael算法选定为AES标准,用于替代旧的DES(Data Encryption Standard)算法。
4. 特点:
对称加密:加密和解密使用相同的密钥,适合需要快速加密和解密的场景。
高效性:AES算法设计简洁,运算速度快,适合在各种硬件和软件平台上实现。
安全性高:经过广泛的密码学分析,AES被认为是目前最安全的加密算法之一。
灵活性强:支持多种密钥长度(128位、192位、256位),可根据安全需求选择。
5.加密过程:
AES加密过程包括以下步骤:
密钥扩展:将原始密钥扩展为多个子密钥,用于后续的加密轮次。
初始轮:将明文数据与初始密钥进行异或操作。
主轮:重复进行多轮(10轮、12轮或14轮,取决于密钥长度)加密操作,每轮包括以下步骤:
字节替换(SubBytes):对数据进行非线性替换。
行移位(ShiftRows):对数据行进行移位操作。
列混合(MixColumns):对数据列进行线性变换。
轮密钥加(AddRoundKey):将子密钥与数据进行异或操作。
最终轮:最后一轮不进行列混合操作,直接进行字节替换、行移位和轮密钥加。
6.解密过程:
AES解密过程是加密过程的逆向操作,使用相同的密钥,但操作顺序相反。每一轮的解密操作包括:
轮密钥加。
列混合的逆操作(仅在非最终轮)。
行移位的逆操作。
字节替换的逆操作。
7.安全性:
AES被认为是目前最安全的对称加密算法之一,尚未发现有效的破解方法。然而,其安全性依赖于密钥管理:
密钥泄露:如果密钥被泄露,加密数据将不再安全。
密钥长度:建议使用256位密钥以获得最高安全性。
8.优势:
加密速度快,适合大规模数据加密。
安全性高,经过广泛验证。
硬件和软件实现简单,适合多种平台。
局限性:
对称加密的密钥分发和管理较为复杂。
如果密钥长度不足,可能面临暴力破解的风险。