aes如何加密（aes如何加密图片）
aes如何加密（aes如何加密图片）
AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“体（state）”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个
元素大小就是明文区块中的一个Byte）。（Rijndael加密法因支持更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，
各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：
矩阵中的各字节通过一个8位的S-box进行转换。这个步骤提供了加密法非线性的变换能力。S-box与GF（28）上的乘法反元素有关，已知具有良好的非线性特性。为了避免简单代数性质的攻击，S-box结合了乘法反元素及一个可逆的仿射变换矩阵建构而成。此外在建构S-box时，刻意避开了固定点与反固定点，即以S-box替换字节的结果会相当于错排的结果。AES算法中的S盒如图2.2所示
例如一个字节为0x19，经过S盒变换查找n(1,9) = 0xd4,所以就替换为0xd4。
ShiftRows描述矩阵的行操作。在此步骤中，每一行都向左循环位移某偏移量。在AES中（区块大小128位），第一行维持不变，第二行里的每个字节都向左循环移动一格。同理，第三行及第四行向左循环位移的偏移量就分别是2和3。经过ShiftRows之后，矩阵中每一竖列，都是由输入矩阵中的每个不同列中的元素组成。
在MixColumns步骤，每一列的四个字节通过线性变换互相结合。每一列的四个元素分别当作 的系数，合并即为GF（28）中的一个多项式，接着将此多项式和一个固定的多项式在modulo 下相乘。此步骤亦可视为Rijndael有限域之下的矩阵乘法。MixColumns函数接受4个字节的输入，输出4个字节，每一个输入的字节都会对输出的四个字节造成影响。因此ShiftRows和MixColumns两步骤为这个密码系统提供了扩散性。
AES算法利用外部输入密钥K(密钥串的字数为Nk),通过密钥的扩展程序得到共计4(Nr+1)字的扩展密钥。它涉及如下三个模块:
(1)位置变换(rotword)——把一个4字节的序列[A,B,C,D]变化成[B,C,D,A]；
(2)S盒变换(subword)——对一个4字节进行S盒代替；
(3)变换Rcon[i]——Rcon[i]表示32位比特字[xi-1,00,00,00]。这里的x是（02），如 Rcon[1]=[01000000]；Rcon[2]=[02000000]；Rcon[3]=[04000000]……
扩展密钥的生成：扩展密钥的前Nk个字就是外部密钥K；以后的字W[[i]]等于它前一个字W[[i-1]]与前第Nk个字W[[i-Nk]]的“异或”,即W[[i]]=W[[i-1]]W[[i- Nk]]。但是若i为Nk的倍数,则W[i]=W[i-Nk]Subword(Rotword(W[[i-1]]))Rcon[i/Nk]。
使用对称加密算法AES
加密通常有对称加密（DES、AES）、非对称加密（RSA）、单向加密（MD5不可复原），非对称算法很安全但是速度慢一般用于传输对称加密的秘钥，本文主要介绍C#如何使用基于AES标准的Rijndael算法对数据包进行加密传输。
RijndaelManaged类为Rijndael算法管理类。这里有几个主要参数，单位都是bit：BlockSize、FeedbackSize、KeySize、Mode、Padding。这些参数可以影响私钥和IV长度，以及数据加密方式等。
ICryptoTransform为数据转换接口，有TransformBlock和TransformFinalBlock两个方法，这两个方法基本一样，主要是TransformBlock要求被处理数组需为InputBlockSize的整数倍，因为需要使用缓存减少GC这里在外部实现TransformFinalBlock中做的处理。
下方方法都是参照RijndaelManagedTransform.cs的 源码 实现的，对一个字节数组加密前需要先调用CheckBlock，返回值为存储加密后的数组大小。
加密与解密操作
网络数据传输
首先准备一份明文和秘钥：
var plaintText = 'aaaaaaaaaaaaaaaa'; // 明文
var keyStr = 'bbbbbbbbbbbbbbbb'; // 一般key为一个字符串
参看官网文档，AES方法是支持AES-128、AES-192和AES-256的，加密过程中使用哪种加密方式取决于传入key的类型，否则就会按照AES-256的方式加密。
CryptoJS supports AES-128, AES-192, and AES-256. It will pick the variant by the size of the key you pass in. If you use a passphrase, then it will generate a 256-bit key.
由于Java就是按照128bit给的，但是由于是一个字符串，需要先在前端将其转为128bit的才行。
最开始以为使用CryptoJS.enc.Hex.parse就可以正确地将其转为128bit的key。但是不然...
经过多次尝试，需要使用CryptoJS.enc.Utf8.parse方法才可以将key转为128bit的。好吧，既然说了是多次尝试，那么就不知道原因了，后期再对其进行更深入的研究。
// 字符串类型的key用之前需要用uft8先parse一下才能用
var key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(keyStr);
由于后端使用的是PKCS5Padding，但是在使用CryptoJS的时候发现根本没有这个偏移，查询后发现PKCS5Padding和PKCS7Padding是一样的东东，使用时默认就是按照PKCS7Padding进行偏移的。
// 加密
var encryptedData = CryptoJS.AES.encrypt(plaintText, key, {
mode: CryptoJS.mode.ECB,
padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
});
由于CryptoJS生成的密文是一个对象，如果直接将其转为字符串是一个Base64编码过的，在encryptedData.ciphertext上的属性转为字符串才是后端需要的格式。
var encryptedBase64Str = encryptedData.toString();
// 输出：'RJcecVhTqCHHnlibzTypzuDvG8kjWC+ot8JuxWVdLgY=
console.log(encryptedBase64Str);
// 需要读取encryptedData上的ciphertext.toString()才能拿到跟Java一样的密文
var encryptedStr = encryptedData.ciphertext.toString();
// 输出：'44971e715853a821c79e589bcd3ca9cee0ef1bc923582fa8b7c26ec5655d2e06
console.log(encryptedStr);
由于加密后的密文为128位的字符串，那么解密时，需要将其转为Base64编码的格式。
那么就需要先使用方法CryptoJS.enc.Hex.parse转为十六进制，再使用CryptoJS.enc.Base64.stringify将其变为Base64编码的字符串，此时才可以传入CryptoJS.AES.decrypt方法中对其进行解密。
// 拿到字符串类型的密文需要先将其用Hex方法parse一下
var encryptedHexStr = CryptoJS.enc.Hex.parse(encryptedStr);
// 将密文转为Base64的字符串
// 只有Base64类型的字符串密文才能对其进行解密
var encryptedBase64Str = CryptoJS.enc.Base64.stringify(encryptedHexStr);
使用转为Base64编码后的字符串即可传入CryptoJS.AES.decrypt方法中进行解密操作。
// 解密
var decryptedData = CryptoJS.AES.decrypt(encryptedBase64Str, key, {
mode: CryptoJS.mode.ECB,
padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
});
经过CryptoJS解密后，依然是一个对象，将其变成明文就需要按照Utf8格式转为字符串。
// 解密后，需要按照Utf8的方式将明文转位字符串
var decryptedStr = decryptedData.toString(CryptoJS.enc.Utf8);
console.log(decryptedStr); // 'aaaaaaaaaaaaaaaa'
AES采用分组密码体制，首先将明文分成以16个字节长度为基准字节段，如果最后不足16字节则同样使用填充。然后分组对每段字节段进行加密得到密文，再将最后得到的密文拼接在一起形成最终的密文。AES算法的密钥长度可以分为128位，256位，512位。
整个加密过程如下图所示:
功能实现，在客户端中将明文进行AES加密后通过TCP链接发送至另一个客户端，另一端通过密钥对密文进行解密得到明文
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。
一般的加密通常都是块加密，如果要加密超过块大小的数据，就需要涉及填充和链加密模式，本文对对称加密和分组加密中的几种种模式进行一一分析(ECB、CBC、CFB、OFB,CTR)
这种模式是将整个明文分成若干段相同的小段，然后对每一小段进行加密。
优点:
这种模式是先将明文切分成若干小段，然后每一小段与初始块或者上一段的密文段进行异或运算后，再与密钥进行加密。
优点：
计算器模式不常见，在CTR模式中， 有一个自增的算子，这个算子用密钥加密之后的输出和明文异或的结果得到密文，相当于一次一密。这种加密方式简单快速，安全可靠，而且可以并行加密，但是 在计算器不能维持很长的情况下，密钥只能使用一次 。CTR的示意图如下所示：
优点：
优点：
优点：
