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AES加解密
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要想学习AES，首先要清楚三个基本的概念：密钥、填充、模式。 1、密钥密钥是AES算法实现加密和解密的根本。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AES算法对不同长度密钥的使用。 三种密钥的区别： 从安全性来看，AES256安全性最高。从性能看，AES128性能最高。本质原因是它们的加密处理轮数不同。 2、填充要想了解填充的概念，我们先要了解AES的分组加密特性。 什么是分组加密？
AES算法在对明文加密的时候，并不是把整个明文一股脑的加密成一整段密文，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加密的结果。 但这里涉及到一个问题，假如一段明文长度是196bit，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） 。 几种典型的填充方式： 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} PKCS7Padding原理与PKCS5Padding相似，区别是PKCS5Padding的blocksize为8字节，而PKCS7Padding的blocksize可以为1到255字节 需要注意的是，如果在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：CBC,ECB,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 AES加密算法 - 加密模式 ECB模式 优点: 1.简单； 2.有利于并行计算； 3.误差不会被传送； 缺点: 1.不能隐藏明文的模式； 2.可能对明文进行主动攻击； CBC模式： 优点： 1.不容易主动攻击,安全性好于ECB,适合传输长度长的报文,是SSL、IPSec的标准。 缺点： 1.不利于并行计算； 2.误差传递； 3.需要初始化向量IV CFB模式： 优点： 1.隐藏了明文模式; 2.分组密码转化为流模式; 3.可以及时加密传送小于分组的数据; 缺点: 1.不利于并行计算; 2.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元; 3.唯一的IV; ofb模式： 优点: 1.隐藏了明文模式; 2.分组密码转化为流模式; 3.可以及时加密传送小于分组的数据; 缺点: 1.不利于并行计算; 2.对明文的主动攻击是可能的; 3.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元; 上面四个不同模式原理图链接：https://www.cnblogs.com/adylee/archive/2007/09/14/893438.html 3.1、ECB模式简介2）、CBC模式简介 下图中，IV一般为16字节全0，数据块长度为16字节的整数倍，则在此数据块后附加一个8字节长的数据块， 附加的数据块为：16进制的“80 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00” cbc本质上和ecb差别不大，唯一区别是将前一次加密结果，与要加密的内容异或。因此，cbc的并行性较差，因为每次都要等待前一次的结果，而ecb则不用，速度较快。其主要区别仍然看文章开头，原理图看参考链接。 3.2、AES算法ECB模式 生成加密/解密的Key int AES_set_encrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key); int AES_set_decrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key);参数说明： 参数名称 描述 userKey 用户指定的密码。注意：只能是16、24、32字节。如果密码字符串长度不够，可以在字符串末尾追加一些特定的字符，或者重复密码字符串，直到满足最少的长度 bits 密码位数。即userKey的长度 * 8，只能是128、192、256位。 key 向外输出参数。如果函数调用成功，返回0，否则是负数。 使用函数AES_ecb_encrypt对数据进行加解密函数原型： void AES_ecb_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, const AES_KEY *key, const int enc);函数说明： AES加密/解密单个数据块（16个字节），ECB模式 参数说明： 参数名称 描述 in 需要加密/解密的数据 out 计算后输出的数据 key 密钥 enc AES_ENCRYPT 代表加密， AES_DECRYPT代表解密 3.3、AES算法CBC模式 生成加密/解密的Key int AES_set_encrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key); int AES_set_decrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key);参数说明： 参数名称 描述 userKey 用户指定的密码。注意：只能是16、24、32字节。如果密码字符串长度不够，可以在字符串末尾追加一些特定的字符，或者重复密码字符串，直到满足最少的长度 bits 密码位数。即userKey的长度 * 8，只能是128、192、256位。 key 向外输出参数。如果函数调用成功，返回0，否则是负数。 使用AES_cbc_encrypt对数据进行加解密 void AES_cbc_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, const int enc);函数说明： AES加密/解密单个数据块（16个字节），CBC模式 参数说明： 参数名称 描述 in 输入数据。长度任意。 out 输出数据。能够容纳下输入数据，且长度必须是16字节的倍数。 length 输出数据的实际长度。 key 使用AES_set_encrypt/decrypt_key生成的Key。 ivec 可读写的一块内存。长度必须是16字节。 enc 是否是加密操作。AES_ENCRYPT表示加密，AES_DECRYPT表示解密。 这个函数比AES_encrypt多了一个ivec参数，ivec的内容可以任意指定，但是加密和解密操作必须使用同样的数据。在AES_cbc_encrypt底层，实际上是每16个字节做一次处理，先和ivec做异或运算，然后调用AES_encrypt函数进行加密。 AES_cbc_encrypt在加密的过程中会修改ivec的内容，因此ivec参数不能是一个常量，而且不能在传递给加密函数后再立马传递给解密函数，必须重新赋值之后再传递给解密函数。 关于输出数据的长度 输出数据缓冲区的长度必须是16字节的倍数，加密完成后，比输入长度多出来的输出数据是不可以丢弃的。因此，存档的时候，需要记录原始数据的长度 关于输入数据的长度不必是16字节的倍数（做个备忘）： 下面是AES_cbc_encrypt函数的底层实现代码 ... //处理16字节倍数的数据 while (len >= 16) { for (n = 0; n < 16; ++n) out[n] = in[n] ^ iv[n]; (*block) (out, out, key); //调用AES_encrypt处理数据 iv = out; len -= 16; in += 16; out += 16; } //当数据小于16字节的时候，进入下面的循环 while (len) { for (n = 0; n < 16 && n < len; ++n) out[n] = in[n] ^ iv[n]; for (; n < 16; ++n) out[n] = iv[n]; //使用ivec补齐不足16字节的部分 (*block) (out, out, key); //调用AES_encrypt处理数据 iv = out; if (len |
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