AES算法的加密与解密过程

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基于AES的软件加密解密的设计与实现

作者：唐高阳 孙世坤

来源：《科技视界》2015年第18期

【摘 要】随着计算机的普及以及重视知识产权保护，使得软件加密技术蓬勃兴起，AES算法正取代DES算法成为使用广泛的新标准。介绍了如何运用AES算法对文档进行加密和解密，并给出了一个基于Visual C++ 2010开发平台和AES算法的实例。

【关键词】软件加密；AES算法；S盒

1 AES算法基本原理

AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）是一个对称分组算法，用来取代DES算法，从而成为使用广泛的新标准。选用Rijndael算法来作为AES，Rijndael是比利时的两位密码学家Daemen和Rijmen共同设计的。Rijndael算法是具有分组长度和密钥长度均可变的分组算法。密钥长度和分组长度可以独立地指定为128位、192位或是256位。

Feistel结构是数据分组中的一半被用来修改数据分组中另外一半，然后交换这两部分，AES算法不是Feistel结构的算法。AES定义了一个S盒，它是由16×16个字节组成的矩阵，包含了8位值所能表达的256种可能的变换。

1.1 字节代换

AES中输入分组是用以字节为单位的正方形矩阵来描述的，该分组被复制到State数组，这个数组在加密或解密的每个阶段都会被改变，运算完最后的轮密钥加变换后，State被复制到输出矩阵中。字节代换是一个简单的查表操作，用State数组中的每个字节的高4位作为行值，低4位作为列值，然后取S盒中对应行列的元素作为输出，最后把State数组的该字节用输出的这个元素替换。例如，十六进制值19，所对应的S盒的行值是1，列值是9，S盒中在此位置的值是D4，然后用D4替换19。

phpAES加密解密的例⼦

⼀共有两个⽂件：AES.php（aes算法类⽂件）和aesDemo.php（应⽤实例⽂件）

aesDemo.php：

例⼦，

require_once('./AES.php');

//$aes = new AES();

$aes = new AES(true);// 把加密后的字符串按⼗六进制进⾏存储

//$aes = new AES(true,true);// 带有调试信息且加密字符串按⼗六进制存储

$key = "this is a 32 byte key";// 密钥

$keys = $aes->makeKey($key);

$encode = "123456";// 被加密的字符串

$ct = $aes->encryptString($encode, $keys);

echo "encode = ".$ct."";

$cpt = $aes->decryptString($ct, $keys);

echo "decode = ".$cpt;

?>

例⼦、AES加密类

//php aes加密类

class AESMcrypt {

public $iv = null;

public $key = null;

public $bit = 128;

private $cipher;

public function __construct($bit, $key, $iv, $mode) {

if(empty($bit) || empty($key) || empty($iv) || empty($mode))

return NULL;

$this->bit = $bit;

$this->key = $key;

$this->iv = $iv;

$this->mode = $mode;

switch($this->bit) {

case 192:$this->cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_192; break;

case 256:$this->cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_256; break;

nformatizationI信息化服务service

106第250期 NO.250 四月 April 2017农业网络信息 Agriculture Network Information一、加密算法概述加密算法根据内容是否可以还原分为可逆加密和非可逆加密，可逆加密根据其加密解密是否使用的同一个密钥而分为对称加密和非对称加密。对称加密是指在加密和解密时使用的是同一个密钥，例如：对一个字符串C做简单的加密处理，对于每个字符都和A做异或，形成密文S；解密时再用密文S和密钥A做异或，还原为原来的字符串C。这种加密方式的缺点是不安全，因为一旦加密用的密钥泄露，就可以用这个密钥破解其它所有的密文。非对称加密在加密和解密过程中使用不同的密钥，即公钥和私钥。公钥用于加密，所有人都可见；私钥用于解密，只有解密者持有。即使在一次加密过程中原文和密文发生泄漏，破解者在知道原文、密文和公钥的情况下无法推理出私钥，很大程度上保证了数据的安全性。本文介绍一种非常具有代表性的非对称加密算法——RSA加密算法。二、RSA算法RSA算法是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法，它易于理解和操作，已被广泛应用。描述RSA算法之前需先熟悉如下几个数学概念。（一）素数与互素数素数是这样的整数，它除了能表示为它自己和1的乘积以外，不能表示为任何其它两个整数的乘积。例如，13除了等于13＊1以外，不能表示为其它任何两个整数的乘积，所以13是一个素数。素数也称为

“质数”。如果两个数只有公约数1，那么这两个数就是互质数。RSA加密算法加密与解密过程解析文/张建莉（长治医学院计算机教学部）摘 要：密码技术是衡量一个国家信息安全技术的重要标志。RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作，普遍被认为是目前最优秀的公钥方案之一。本文通过介绍RSA加密算法加密与解密过程，使大家对密码技术有较深入的了解。关键词：RSA 加密；算法Analysis on the Encryption and Decryption Process of RSA Encryption Algorithm ZHANG Jianli（Computer Teaching Department of Changzhi Medical College）Abstract：Cryptography is an important symbol of a country's information security technology. RSA algorithm is the first one can be used for encryption and digital signature algorithm，and easy to understand and operate，which is generally considered to be one of the best public key schemes.This paper introduced the RSA encryption and decryption process,to make people have a deeper understanding ofcryptography .Key words：RSA encryption；algorithm信息化服务Informatization service

python实现aes加密解密

引⼦：

在windows中python3使⽤ pycryptodemo 模块实现Aes加密解密。Aes加密有多种⽅式，⾃⼰可以上⽹了解下。 AES是每16位⼀加

密，并且保证key和vi都是16位的。废话不多说直接上代码。

import base64

from Crypto.Cipher import AES

from binascii import b2a_hex,a2b_hex

class PrpCrypt(object):

def __init__(self,key,iv):

self.key=key.encode('utf-8')

self.mode=AES.MODE_CBC

self.iv=iv.encode('utf-8')

def pad_byte(self, b):

'''

1 先计算所传⼊bytes类型⽂本与16的余数

2 在将此余数转成bytes 当然⽤0补位也可以

3 已知了 余数 那么就⽤余数*被转成的余数，就得到了需要补全的bytes

4 拼接原有⽂本和补位

:param b: bytes类型的⽂本

:return: 返回补全后的bytes⽂本

'''

bytes_num_to_pad = AES.block_size - (len(b) % AES.block_size)

# python3 中默认unicode转码

# 实际上byte_to_pad 就已经 将 数字转成了unicode 对应的字符 即使你的⼊参正好是16的倍数，那么bytes也是把列表整体的转码也是有值的

# 后边解密的匿名函数 拿到最后⼀个数字后，就知道应该截取的长度，在反着切⽚就⾏了

# 这样保证了数据的完整性

byte_to_pad = bytes([bytes_num_to_pad])

padding = byte_to_pad * bytes_num_to_pad

padded = b + padding