DES、AES简介

DES简介

DES（Data Encryption Standard）是一种对称加密算法，1977年被美国国家标准局（NIST）确定为联邦信息处理标准（FIPS），并作为商用数据加密标准。DES使用56位密钥和64位的分组长度，通过一系列置换、替换和移位等操作来实现加密和解密。

DES的加密过程包括初始置换、16轮的Feistel网络运算和最终置换三个步骤。初始置换将64位明文按照固定的规则重新排列，然后进入16轮的Feistel网络运算，在每一轮中使用不同的48位子密钥进行扩展、置换和替换操作，最后进行最终置换得到密文。

DES的主要特点包括：

固定的块大小和密钥长度：64位的数据块和56位的密钥长度。
16轮的Feistel网络结构：每轮使用不同的子密钥进行操作，增加了加密的复杂性。
置换、替换和移位操作：通过这些操作混淆数据，增加了加密的随机性。
作为商用加密标准：DES曾经是商用加密领域的主流标准，但由于密钥长度较短，易受到暴力破解攻击。
尽管DES曾经是商用加密标准，但随着计算机算力的提升以及密码学技术的发展，DES的安全性逐渐受到挑战。因此，在实际应用中，通常会选择更安全的加密算法，如AES（Advanced Encryption Standard），来替代DES。

AES简介

AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，被广泛应用于保护敏感数据的安全性。AES算法由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计，2001年被美国国家标准技术研究所（NIST）确定为替代DES的新的加密标准。

AES算法使用128位、192位或256位的密钥长度，并且固定的块大小为128位。AES算法的加密过程包括字节替换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）等步骤，经过多轮的处理后得到密文。

AES的主要特点包括：

可变的密钥长度：支持128位、192位和256位三种密钥长度，提供了更高的安全性选择。
固定的块大小：所有版本的AES都使用128位的数据块长度，确保了加密操作的一致性和效率。
多轮的加密结构：AES使用不同轮数的处理来提高加密的强度，128位密钥长度的AES使用10轮加密，192位和256位分别使用12轮和14轮加密。
高效的软件和硬件实现：AES算法的设计考虑了各种平台上的高效实现，使其成为广泛应用的加密标准。
由于AES算法的高安全性和高效性，在许多领域得到了广泛的应用，包括网络通信、数据库加密、文件加密等。AES已成为目前最为流行的对称加密算法之一，并在许多国家和组织的安全标准中得到了采用。

加密流程图

**输入明文
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初始轮操作（AddRoundKey）
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↓
轮迭代
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字节替代（SubBytes）
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行移位（ShiftRows）
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列混淆（MixColumns）
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轮密钥加（AddRoundKey）
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↓
最后一轮操作
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↓
输出密文
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解密流程图

**输入密文
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最后一轮操作
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↓
轮迭代
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逆字节替代（InvSubBytes）
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逆行移位（InvShiftRows）
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逆列混淆（InvMixColumns）
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轮密钥加（AddRoundKey）
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↓
初始轮操作（AddRoundKey）
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↓
输出明文
**

AES 加解密 Python 代码

from Crypto.Cipher import AES

# 设置密钥，必须为 16、24 或 32 字节长度
key = b'secret_key123456'

def aes_encrypt(plain_text):
    # 创建 AES 对象，设置加密模式和密钥
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)
    # 对明文进行填充
    plain_text += (AES.block_size - len(plain_text) % AES.block_size) * '\0'
    # 加密明文并返回结果
    return cipher.encrypt(plain_text.encode())

def aes_decrypt(cipher_text):
    # 创建 AES 对象，设置解密模式和密钥
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)
    # 解密密文并去除填充
    plain_text = cipher.decrypt(cipher_text).decode().rstrip('\0')
    # 返回明文结果
    return plain_text

以上示例代码仅供参考，实际应用中需要根据具体需求进行修改和优化

DES 的加密模式和填充方式

对于 DES 和 AES 加密算法，它们都有不同的加密模式（mode）和填充方式（padding）可供选择。这些选项可以根据具体的安全需求和系统要求进行调整。

加密模式（Mode）

1、ECB（Electronic Codebook）电子密码本模式：

• 将明文分成固定大小的块，每个块独立加密。
• 相同的明文块会得到相同的密文块，可能泄露信息。
• 不适合加密大量数据或需要保密性的数据。
• CBC（Cipher Block Chaining）密码分组链接模式：

2、每个明文块与前一个密文块进行异或运算，增加了随机性。

• 需要初始化向量（IV）来增强安全性。
• 适合保密性要求较高的数据。

3、CFB（Cipher Feedback）密码反馈模式：

• 将前一个密文块作为密钥流的输入。
• 可以实现比块更小的加密。
• 适合流式数据加密。

4、OFB（Output Feedback）输出反馈模式：

• 将前一个密文块作为输入，输出一个密钥流。
• 只需要加密器，不需要解密器。
• 适合流式数据加密。

5、CTR（Counter）计数器模式：

• 使用一个计数器和密钥产生密钥流。
• 可以实现并行加密和流式加密。
• 适合硬件实现和并行处理。

6、GCM（Galois/Counter Mode）伽罗瓦/计数器模式：

• 结合了CTR模式和GMAC（Galois Message Authentication Code）。
• 提供验证和加密的功能。
• 适合需要验证和加密的场景。

填充方式（Padding）

1、PKCS5Padding 和 PKCS7Padding：

• 在加密前对数据进行填充，使得数据块长度符合加密算法的要求。
• PKCS7Padding 是 PKCS5Padding 的扩展版本，用于填充块大小为8位字节的数据块。

2、ZeroPadding：

• 在数据块末尾填充零字节，使得数据块长度符合加密算法的要求。

3、ISO10126Padding：

• 在数据块末尾填充随机数据，最后一个字节表示填充的长度。

4、ANSI X.923 填充方式：

• 类似于ISO10126Padding，但最后一个字节表示填充的长度。

在选择加密模式和填充方式时，需要根据具体的安全需求、数据类型和系统要求进行权衡和选择。不同的模式和填充方式具有不同的特性和适用场景，因此需要根据实际情况进行合理的选择。