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AES加密算法简介

1AES算法的历史背景

AES（AdvancedEncryptionStandard，高级加密标准）是一种对称加密算法，由比利时密码学家JoanDaemen和VincentRijmen设计，最初被称为Rijndael算法。1997年，美国国家标准与技术研究院（NIST）发起了一项竞赛，旨在寻找一种新的加密标准来替代即将过时的DES（DataEncryptionStandard，数据加密标准）。经过多轮评估和测试，Rijndael算法在2001年被NIST正式采纳为AES，成为政府和商业领域广泛使用的加密标准。

AES算法的设计目标是提供更高的安全性和效率，以适应不断发展的计算机技术和网络环境。它支持128、192和256位的密钥长度，分别对应AES-128、AES-192和AES-256，其中AES-128是最常用的一种。AES的加密和解密过程基于一系列固定的步骤，包括字节替代、行移位、列混合和轮密钥加法，这些步骤确保了数据的安全性和算法的复杂性。

2AES算法的选择标准

NIST在选择AES算法时，设定了多个评估标准，以确保所选算法的安全性、效率和灵活性。这些标准包括：

安全性：算法必须能够抵抗已知的密码学攻击，如线性密码分析、差分密码分析等。

效率：算法在各种硬件和软件平台上都应具有良好的性能，包括在资源受限的设备上。

灵活性：算法应支持多种密钥长度，以适应不同的安全需求。

可验证性：算法的设计应易于理解和验证，以确保其正确性和安全性。

创新性：算法应包含新颖的设计元素，以避免专利问题。

AES算法在这些标准的评估中表现出色，特别是在安全性方面，至今未被发现有根本性的弱点，这使得AES成为全球范围内最广泛使用的加密算法之一。

2.1示例：使用Python实现AES加密

下面是一个使用Python的cryptography库实现AES加密的示例。我们将使用AES-128加密模式，对一段明文进行加密和解密。

fromcryptography.hazmat.primitives.ciphersimportCipher,algorithms,modes

fromcryptography.hazmat.primitivesimportpadding

fromcryptography.hazmat.backendsimportdefault_backend

importos

defaes_encrypt(plaintext,key):

使用AES-128加密明文。

:paramplaintext:待加密的明文

:paramkey:加密密钥

:return:加密后的密文

backend=default_backend()

iv=os.urandom(16)#生成随机的初始化向量

cipher=Cipher(algorithms.AES(key),modes.CBC(iv),backend=backend)

encryptor=cipher.encryptor()

padder=padding.PKCS7(128).padder()

padded_data=padder.update(plaintext.encode())+padder.finalize()

ciphertext=encryptor.update(padded_data)+encryptor.finalize()

returniv+ciphertext

defaes_decrypt(ciphertext,key):

使用AES-128解密密文。

:paramciphertext:待解密的密文

:paramkey:解密密钥

:return:解密后的明文

backend=default_backend()

iv=ciphertext[:16]#提取初始化向量

cipher=Cipher(algorithms.AES(key),modes.CBC(iv),backend=backend)

decryptor=cipher.decryptor()

padded_data=decryptor.update(ciphertext[16:])+decryptor.finalize()

unpadder=padding.PKCS7(128).unpadde