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AES加密知识

什么是 AES？

AES（高级加密标准）是目前最流行的对称加密算法，由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计。它采用分组密码体制，以128位（16字节）为一个分组大小进行加密。支持128位、192和256位三种密钥长度，分别需要进行10轮、12轮和14轮加密。每一轮包括字节替代、行移位、列混合和轮密钥加这四个步骤。AES的主要优点是安全性高、计算效率好、内存需求低。

工作模式详解

CBC（密码块链接）模式

CBC是最常用的加密模式之一。它将明文分成固定大小的块，每个块在加密前会与前一个密文块进行XOR运算。对于第一个块，则使用一个初始向量（IV）进行XOR。这种链式结构使得每个密文块都依赖于它之前的所有明文块，提高了安全性。主要特点： - 相同的明文块会产生不同的密文块 - 加密过程不能并行化，但解密可以并行 - 需要进行填充 - 一个块的错误会影响后续所有块的解密

ECB（电子密码本）模式

最基础的加密模式，直接将明文块加密成密文块，没有额外的处理。主要特点： - 相同的明文块会产生相同的密文块 - 加密和解密都可以并行处理 - 需要填充 - 安全性较低，不推荐用于大多数场景

CFB（密码反馈）模式

将块密码转换为流密码，可以逐位或逐字节加密。加密时，先加密前一个密文块（初始使用IV），将结果与当前明文块进行XOR得到密文。特点： - 不需要填充 - 支持实时加密 - 错误会传播 - 加密不能并行，解密可以并行

OFB（输出反馈）模式

类似CFB，但是加密前一个密文块的结果直接用作下一个块的输入，与明文进行XOR。特点： - 不需要填充 - 加密解密使用相同操作 - 可以预先生成密钥流 - 不会产生错误传播

CTR（计数器）模式

使用递增的计数器值进行加密，将结果与明文XOR得到密文。特点： - 支持并行处理 - 不需要填充 - 可以随机访问 - 安全性高，但需要确保计数器值不重复

GCM（伽罗瓦/计数器）模式

GCM是一种认证加密模式，结合了CTR模式的加密和GHASH的认证功能。特点： - 提供数据加密和认证 - 支持附加认证数据(AAD) - 可并行处理 - 生成认证标签验证数据完整性 - 不需要填充

填充模式详解

PKCS7填充

最常用的填充方式。如果需要填充n个字节，则每个字节填充数字n。例如，需要填充3个字节，则填充：03 03 03

ISO10126填充

除最后一个字节外，用随机数据填充。最后一个字节表示填充的字节数。这种方式增加了安全性，因为填充的内容是不可预测的

ANSIX923填充

用0填充，最后一个字节表示填充的字节数。例如，需要填充3个字节，则填充：00 00 03

ISO97971填充

先填充一个1，然后用0填充。这种方式确保了能够准确地移除填充

ZeroPadding填充

简单地用0填充到块大小。这种方式可能会导致歧义，特别是当原文末尾本身包含0时

NoPadding（无填充）

不进行任何填充，要求数据长度必须是块大小的整数倍。使用时需要特别注意数据长度

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