其中每一轮计算过程如下:
- SubBytes(字节替换):以字节大小为索引,与s_box表中字节映射
- ShiftRows(行移位-扩散):从上到下从左到右的顺序组成 4 * 4 数组,从 0 行开始,第 n 行向左平移 n 个字节
- MixColums(列混肴-扩散):对每一列进行矩阵运算,共四列
- AddRoundKey(轮密钥加):与轮密钥即子密钥异或运算
需要注意的是:
- 最后一轮没有列混淆
- 加密时:SubBytes -> ShiftRows -> MixColums -> AddRoundKey 解密时:AddRoundkey -> InvMixColums -> InvShiftRows -> InvSubBytes (Inv代表逆运算)
golang 代码实战:
func TestAesEncrypt(t *testing.T){
key:=[]byte{0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01}
cipherBlock,err:=aes.NewCipher(key)
if err!=nil{
t.Error(err)
}
src:=[]byte{0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08}
encrptDst :=make([]byte,len(src))
cipherBlock.Encrypt(encrptDst,src)
t.Log(encrptDst)
plainDst:=make([]byte,len(encrptDst))
cipherBlock.Decrypt(plainDst, encrptDst)
t.Log(plainDst)
}
//out [19 7 34 196 163 153 225 186 223 245 40 131 80 80 70 203]
//out [1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8]
迭代模式
以上讨论的三种加密算法都是分组密码,每次只能处理特定长度的一块数据,例如 DES 和 3DES 能处理的这块数据长度为 8 bytes,AES 的为 16 bytes。而我们的日常需要加密的明文基本上都是大于这个长度,这就需要我们将明文的内容进行分组并迭代加密,这个迭代加密的方式就是模式。
ECB 模式
电子密码本模式(electronic codebook ),最简单的模式,将明文分组直接作为加密算法的输入,加密算法的输出直接作为密文分组。
CBC 模式
密文分组链接模式(Cipher Block Chaining),密文之间是链状的,明文分组跟上个密文分组异或之后作为加密算法的输入,加密算法的输出作为密文分组。第一个明文分组加密时需要一个初始化向量。
CFB 模式
密文反馈模式(Cipher FeedBack),上一个密文分组作为下一个加密算法的输入,加密算法的输出与明文分组异或结果作为密文分组。同样需要一个初始化向量
OFB 模式
输出反馈模式(OutPut FeedBack),上一个加密算法的输出作为下一个加密算法的输入,明文与加密算法的输出异或作为密文分组。需要初始化向量
CTR 模式
计数器模式(Counter),将计数器作为加密算法的输入,加密算法的输出与明文分组异或作为密文分组,计数器是累加的。需要一个初始的计数器值
以上各种模式,ECB 不推荐使用
golang 代码实战:
func TestCBCMode(t *testing.T) {
key:=[]byte{0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01}
cipherBlock,err:=aes.NewCipher(key)
if err!=nil{
t.Error(err)
}
src:=[]byte{0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08}
inv:=[]byte{0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08}
cbcEncrypter:=cipher.NewCBCEncrypter(cipherBlock,inv)
encrptDst :=make([]byte,len(src))
cbcEncrypter.CryptBlocks(encrptDst,src)
t.Log(encrptDst)
plainDst:=make([]byte,len(encrptDst))
cbcDecrypter:=cipher.NewCBCDecrypter(cipherBlock,inv)
cbcDecrypter.CryptBlocks(plainDst,encrptDst)
t.Log(plainDst)
}
//out [182 174 175 250 117 45 192 139 81 99 151 49 118 26 237 0 98 117 59 208 145 166 116 62 43 199 115 70 250 251 56 226]
//out [1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8]