很高兴和大家一起分享aes加密过程涉及的操作的知识，希望对各位有所帮助。
详细过程如下图：
aes加密标准又称为高级加密标准Rijndael加密法，是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准。aes的基本要求是，采用对称分组密码体制，密钥长度可以为128、192或256位，分组长度128位，算法应易在各种硬件和软件上实现。
1998年NIST开始aes第一轮分析、测试和征集，共产生了15个候选算法。
1999年3月完成了第二轮aes2的分析、测试。2000年10月2日美国政府正式宣布选中比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen提出的一种密码算法Rijndael作为aes的加密算法。
aes加密数据块和密钥长度可以是128b、192b、256b中的任意一个。aes加密有很多轮的重复和变换。
aes加密过程涉及到 4 种操作，分别是字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加。
1.字节替换：字节代替的主要功能是通过S盒完成一个字节到另外一个字节的映射。
2.行移位：行移位的功能是实现一个4x4矩阵内部字节之间的置换。
4.轮密钥加：加密过程中，每轮的输入与轮密钥异或一次（当前分组和扩展密钥的一部分进行按位异或）；因为二进制数连续异或一个数结果是不变的，所以在解密时再异或上该轮的密钥即可恢复输入。
5.密钥扩展：其复杂性是确保算法安全性的重要部分。当分组长度和密钥长度都是128位时，aes的加密算法共迭代10轮，需要10个子密钥。aes的密钥扩展的目的是将输入的128位密钥扩展成11个128位的子密钥。aes的密钥扩展算法是以字为一个基本单位（一个字为4个字节），刚好是密钥矩阵的一列。因此4个字（128位）密钥需要扩展成11个子密钥，共44个字。
aes的意思是：
1、密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，aes），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。
2、原子发射光谱原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，简称aes），是利用物质在热激发或电激发下，不同元素的原子或离子发射特征光谱的差别来判断物质的组成，并进而进行元素的定性与定量分析的方法。
aes加密
aes加密过程又包括一个作为初始轮的初始密钥加法（AddRoundKey)，接着进行9次轮变换（Round)，最后再使用一个轮变换（FinalRound)，如图2.1 aes算法加密实现过程所示。
每一次Round均由SubBytes，ShiftRows，MixColumns和AddRoundKey共4个步骤构成，FinalRound包含除MixColumns这一步外的其他3个步骤。轮变换及其每一步均作用在中间结果上，将该中间结果称为状态，可以形象地表示为一个4*4 B的矩阵。
采集器与数据中转站或数据中心间通讯采用住建部导则中规定的aes加MD5身份认证功能，所有数据经过aes-128-CBC加密，该加密算法广泛应用于金融、国防等重要领域拥有良好的安全性。数据采集器操作系统采用裁剪优化的Linux操作系统，关闭了全部无用网络端口，能有效避免网络攻击和病毒入侵。
能耗采集器由通信模块、微处理器芯片、高精度实时时钟、大容量FLASH存储芯片、数据接口设备和人机接口设备等组成。
抄表方式主要通过RS485方式，与有相应接口功能的计量装置（电、水、气、冷热量表等）通信，把需要的信息抄读回来传给采集器，采集器再通过上行通道标准RS485/以太网接口传送给主站（本地服务器/远程数据中心），让主站能够及时管理及获取信息，主站同时能够通过RS485/以太网接口形式对采集器发送相关命令读取或设置参数信息，采集器采集的数据周期性的存储在本地FLASH存储设备中。
aes, 高级加密标准, 是采用区块加密的一种标准, 又称Rijndael加密法. 严格上来讲, aes和Rijndael又不是完全一样, aes的区块长度固定为128比特, 秘钥长度可以是128, 192或者256. Rijndael加密法可以支持更大范围的区块和密钥长度, Rijndael使用的密钥和区块长度均可以是128，192或256比特. aes是对称加密最流行的算法之一.
我们不去讨论具体的aes的实现, 因为其中要运用到大量的高等数学知识, 单纯的了解aes流程其实也没什么意义(没有数学基础难以理解), 所以我们今天着重来总结一些使用过程中的小点.
当然了分组密码的加密模式不仅仅是ECB和CBC这两种, 其他的我们暂不涉及.
上面说的aes是一种区块加密的标准, 那加密模式其实可以理解为处理不同区块的方式和联系.
ECB可以看做最简单的模式, 需要加密的数据按照区块的大小分为N个块, 并对每个块独立的进行加密
此种方法的缺点在于同样的明文块会被加密成相同的密文块, 因此, 在某些场合, 这种方法不能提供严格的数据保密性. 通过下面图示例子大家就很容易明白了
我们的项目中使用的就是这种模式, 在CBC模式中, 每个明文块与前一个块的加密结果进行异或后, 在进行加密, 所以每个块的加密都依赖前面块的加密结果的, 同时为了保证第一个块的加密, 在第一个块中需要引入初始化向量iv.
CBC是最常用的模式. 他的缺点是加密过程只能是串行的, 无法并行, 因为每个块的加密要依赖到前一个块的加密结果, 同时在加密的时候明文中的细微改变, 会导致后面所有的密文块都发生变化. 但此种模式也是有优点的, 在解密的过程中, 每个块的解密依赖上一个块的加密结果, 所以我们要解密一个块的时候, 只需要把他前面一个块也一起读取, 就可以完成本块的解密, 所以这个过程是可以并行操作的.
aes加密每个块blockSize是128比特, 那如果我们要加密的数据不是128比特的倍数, 就会存在最后一个分块不足128比特, 那这个块怎么处理, 就用到了填充模式. 下面是常用的填充模式.
PKCS7可用于填充的块大小为1-255比特, 填充方式也很容易理解, 使用需填充长度的数值paddingSize 所表示的ASCII码 paddingChar = chr(paddingSize)对数据进行冗余填充. (后面有解释)
PKCS5只能用来填充8字节的块
我们以aes(128)为例, 数据块长度为128比特, 16字节, 使用PKCS7填充时, 填充长度为1-16. 注意, 当加密长度是16整数倍时, 反而填充长度是最大的, 要填充16字节. 原因是 "PKCS7" 拆包时会按协议取最后一个字节所表征的数值长度作为数据填充长度, 如果因真实数据长度恰好为16的整数倍而不进行填充, 则拆包时会导致真实数据丢失.
举一个blockSize为8字节的例子
第二个块中不足8字节, 差4个字节, 所以用4个4来填充
严格来讲 PKCS5不能用于aes, 因为aes最小是128比特(16字节), 只有在使用DES此类blockSize为64比特算法时, 考虑使用PKCS5
我们的项目最开始加解密库使用了CryptoSwift, 后来发现有性能问题, 就改为使用IDZSwiftCommonCrypto.
这里咱们结合项目中边下边播边解密来提一个点, 具体的可以参考之前写的 边下边播的总结 . 因为播放器支持拖动, 所以我们在拖拽到一个点, 去网络拉取对应数据时, 应做好range的修正, 一般我们都会以range的start和end为基准, 向前后找到包含这个range的所有块范围. 打比方说我们需要的range时10-20, 这是我们应该修正range为0-31, 因为起点10在0-15中, 20 在16-31中. 这是常规的range修正.(第一步 找16倍数点).
但是在实际中, 我们请求一段数据时, 还涉及到解密器的初始化问题, 如果我们是请求的0-31的数据, 因为是从0开始, 所以我们的解密器只需要用key和初始的iv来进行初始化, 那如果经过了第一步的基本range修正后, 我们请求的数据不是从0开始, 那我们则还需要继续往前读取16个字节的数据, 举个例子, 经过第一步修正后的range为16-31, 那我们应该再往前读取16字节, 应该是要0-31 这32个字节数据, 拿到数据后,使用前16个字节(上一个块的密文)当做iv来初始化解密器.
还有一个要注意的点是, 数据解密的过程中, 还有可能会吞掉后面16个字节的数据, 我暂时没看源码, 不知道具体因为什么, 所以保险起见, 我们的range最好是再向后读取6个字节.
感谢阅读
参考资料
至少在现在是安全的
首先我们来看一下aes加密过程
随机生成一份密钥，分为公钥和私钥，公钥发送到公共网络或者被加密文件的计算机，把私钥钥记为A，公钥记为B，公钥存储在系统目录下，隐藏这个公钥，因为系统目录文件比较多，手动寻找密钥不太现实，就算找到了目录，因为隐藏了文件，你也找不到，再或者你真的找到了公钥也没用，因为公钥需要和私钥配合使用才能解密文件，你不可能通过公钥推算出密码，除非加密着把私钥发送给你，你也只剩下一种选择，暴力破解文件密码，目前aes128加密算法的，一台普通的计算机需要暴力破解十万年，还不包括可能出现了意外，以及加密者是否不使用aes128而是采用aes256or512，综上所述，Aes加密算法非常安全，但Aes加密算法可以被量子计算机破解，所以可能之后就要换成bb84了
产品的开发快则一个月，慢则一年，那么如何杜绝市面上各种山寨也成为了我们必须要关注的问题，加密芯片可以做到这点，在保障开发者权益的同时也保护了消费者权益，KEROS加密芯片作为该领域的领头者，一直在尽力贡献一份力。特点如下：接口：标准I2C协议接口；算法: 标准aes256 / KAS算法；特殊接口：Random Stream Cipher for Interface；工作温度：工业级 -40℃ ~+85℃；频率：400Khz；存储:2K字节EEPROM（可选）；电压:1.8V~3.6V；封装：SOT23-6，SOP8，TDFN-6。aes加密过程涉及的操作的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容,谢谢。
