7.java 加解密技术系列之 AES
java 加解密技术系列之 AES
- 序
- 概念
- 原理
- 应用
- 代码实现
- 结束语
序
这篇文章继续介绍对称加密算法，至于今天的主角，不用说，也是个厉害的角色 — — AES。AES 的出现，就是为了来替代原先的 DES 标准。现在来说，AES 的用途还是非常广泛的。
概念
AES， 全称为“Advanced Encryption Standard”，中文名“高级加密标准”，在密码学中又称 Rijndael 加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。AES 加密算法作为新一代的数据加密标准汇聚了强安全性、高性能、高效率、易用和灵活等优点。AES 设计有三个密钥长度：128，192，256 位。相对而言，AES 的 128 密钥比 DES 的 56 密钥强了 1021 倍。
原理
AES 加密算法主要包括三个方面：轮变化、圈数和密钥扩展。AES 是分组密钥，算法输入 128 位数据，密钥长度也是 128 位。用 Nr 表示对一个数据分组加密的轮数。每一轮都需要一个与输入分组具有相同长度的扩展密钥 Expandedkey(i) 的参与。由于外部输入的加密密钥 K 长度有限，所以在算法中要用一个密钥扩展程序 (Keyexpansion) 把外部密钥 K 扩展成更长的比特串，以生成各轮的加密和解密密钥。
- 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]。
应用
CCMP 是一种基于 AES 加密算法和 CCM 认证机制，可以大大提高无线网络的安全程度。
WPA（无线局域网受保护访问协议）是一种新型的无线安全技术，它是 IEEE802.11i 的一个子集，核心是 IEEE802.1x 和 TKIP，可用以下公式表示几者之间的关系：
WPA＝802.1x＋EPA＋TKIP＋MIC
其中 MIC（信息完整性检查码）是 CCMP 加密技术中的一个重要组成部分：
CCMP 首先用 CBC－MAC 数据源认证模式对消息中的明文头、明文头长度和负载计算出一个 MIC，然后使用计数模式对负载和 MIC 进行加密，产生 128 比特的密匙，其中计数模式的核心算法就是 AES 加密算法。
