AES128在線加密詳解

一、加密原理

AES（Advanced Encryption Standard）是一種對稱加密演算法，它使用一個128位、192位或256位的密鑰（Key），對數據進行加密操作。其內部實現使用了多輪變換，每輪變換包括位元組替換、行位移、列混淆和密鑰加。通過這些變換，AES能夠有效地保護數據安全性，並且保證加解密的效率和安全性。

128位密鑰的AES加密過程如下：

1. 密鑰擴展：將輸入的128位密鑰擴展為11組128位密鑰，得到176位元組的密鑰表。
2. 初始輪：將明文分成16位元組的塊，與第1個128位密鑰進行異或操作。
3. 迭代加密：AES加密有9輪迭代，每輪包括SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey四個步驟。
4. 最終輪：執行SubBytes、ShiftRows和AddRoundKey操作，得到密文。

二、加密流程

使用AES128進行在線加密的流程如下：

1. 生成一個128位的密鑰。
2. 輸入明文數據。
3. 將輸入的明文數據分組為16位元組/128位的塊。
4. 對每個塊執行加密操作。
5. 將加密後的數據進行拼接，得到密文。
6. 輸出密文數據。

三、代碼示例

以下是使用Python實現的AES128加密代碼示例：

import base64
from Crypto.Cipher import AES

# 字元串補位函數，採用PKCS7Padding補位方式
def add_to_16(value):
    while len(value) % 16 != 0:
        value += '\0'
    return value.encode('utf-8')

# AES128加密函數
def encrypt(key, data):
    key = add_to_16(key)
    data = add_to_16(data)
    aes = AES.new(key, AES.MODE_ECB)
    encrypted_data = aes.encrypt(data)
    return base64.encodebytes(encrypted_data).decode('utf-8')

if __name__ == '__main__':
    key = '123456789qwertyu'
    data = 'AES加密演算法測試'
    encrypted_data = encrypt(key, data)
    print('密文:', encrypted_data)

以上代碼使用了crypto庫中的AES加密組件，對數據進行了加密操作，並使用base64編碼進行密文輸出。

四、應用場景

AES128在線加密廣泛應用於數據傳輸安全保護，例如：

1. SSL/TLS協議加密：HTTPS通信時，使用AES128進行數據傳輸加密。

2. 文本信息加密：用於保護文本信息在存儲/傳輸過程中避免被竊取。

3. 消息摘要保護：用於在生成消息摘要時，防止摘要信息被篡改。

4. 網路數據傳輸：用於TCP/UDP網路數據的傳輸加密和解密。

五、總結

AES128在線加密通過對數據進行多輪變換，保證了數據傳輸的安全性，並且在應用領域有著廣泛的應用。需要注意的是，在實際應用中，還需要選擇合適的加密模式、填充方式和密鑰管理方案，以保證加密過程的完整性和可靠性。