AES 加密与解密

输入类型:

待加密的内容:

加密模式:

填充模式:

AES 密钥:

还没有密钥?

IV:

输出格式:

加密后文本:

 
# 工具简介
本工具是一款 AES 在线加密解密工具，支持 GCM、CBC、CTR、CFB、OFB、ECB 等加密模式。用户可以选择文件或文本进行 AES 加密与解密操作。文本加密解密支持多种填充方式，包括：PKCS7Padding、PKCS5Padding、NoPadding、ISO 10126、ANSI X923、ISO/IEC 7816-4 和 Zero Padding。同时，支持 Base64 和 Hex 两种输出格式，密钥大小可选择 128、192 或 256 比特。            
# AES 简介
高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）是一种用于保护电子数据的对称密钥加密算法。它由美国国家标准与技术研究院（NIST）于 2001 年采用，取代了原先的 DES（Data Encryption Standard）算法，成为新的加密标准。
 
## AES 的定义
AES 是一种对称分组密码算法，采用相同的密钥进行加密和解密。它基于比利时密码学家 Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 提出的 Rijndael 算法，被选定为新的加密标准。
 
## AES 的历史背景与发展
在 20 世纪末，随着计算能力的提高，DES 的56位密钥长度已不足以抵御暴力破解。为此，NIST 于 1997 年开始寻找新的加密标准，经过多轮评选，最终在 2000 年选择了 Rijndael 算法，并在 2001 年正式发布 AES。
 
## AES 的重要性与应用领域
AES 由于其高效性和安全性，广泛应用于各种领域，包括金融、政府、军事和个人数据保护。它已成为保护数据安全的核心算法，被广泛嵌入到硬件和软件中。
 
# AES 原理
![](/pic/aes-process.webp){{{width="80%" height="80%"}}}
 
## 对称加密算法概述
对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。发送方和接收方必须共享这个密钥，这要求密钥的安全分发。
### 分组密码与分组大小
AES 是一种分组密码算法，将明文分成固定大小的块（128位），然后对每个块进行加密。分组密码在处理大量数据时具有高效率。
 
### 密钥长度
AES 支持三种密钥长度：128位、192位和256位。密钥长度越长，安全性越高，但处理速度可能略有降低。
 
## AES 算法细节
AES 的加密过程包括初始轮密钥加和多个加密轮，每一轮都包含特定的操作。解密过程是加密过程的逆过程。
 
### 轮函数与轮数
AES 的加密轮数取决于密钥长度：
 
- 128位密钥：10轮
- 192位密钥：12轮
- 256位密钥：14轮
 
每一轮包括以下四个步骤：
 
**字节代换（SubBytes）**
使用一个固定的 S 盒（Substitution box）对状态矩阵中的每个字节进行非线性替换，提高算法的混淆性。
 
**行移位（ShiftRows）**
对状态矩阵的行进行循环左移，移位的位数取决于行号，增强了字节之间的扩散性。
 
**列混淆（MixColumns）**
对每一列进行多项式乘法运算，进一步混合列内的数据，增强密文的复杂性。
 
**轮密钥加（AddRoundKey）**
将当前状态与轮密钥进行按位异或（XOR）操作，引入密钥信息。
 
### 密钥扩展与密钥调度
密钥扩展将初始密钥生成一系列轮密钥，用于每一轮的加密操作。这个过程涉及到密钥的循环位移、S 盒代换和常量异或。
 
 
# 加密模式介绍
由于分组密码只能加密固定大小的数据块，需要工作模式来处理任意长度的数据。常见的 AES 工作模式有：
 
**电子密码本模式（ECB）**
直接对每个分组进行加密，但相同的明文块会产生相同的密文块，容易被分析，不推荐使用。
 
**密码分组链接模式（CBC）**
每个明文块在加密前与前一个密文块进行异或，第一个块则与一个初始化向量（IV）异或。提高了安全性，但加密过程不可并行化。
 
**密文反馈模式（CFB）**
将之前的密文块作为下一个块的输入，实现了部分的错误恢复能力。
 
**输出反馈模式（OFB）**
类似于 CFB，但使用加密器的输出作为下一个块的输入，具有同步流密码的特性。
 
**计数器模式（CTR）**
使用一个计数器生成密钥流，与明文块进行异或操作。支持并行处理，效率高。
 
**Galois/Counter Mode（GCM）**
GCM 是一种认证加密模式，结合了计数器模式（CTR）的高效性和 Galois 字段的认证功能，提供了数据的机密性和完整性保障。
 
**GCM 的特点**
**高效性**：支持并行计算，能够充分利用多核处理器的性能，提高加密和解密的速度。
**认证功能**：在提供数据加密的同时，还生成认证标签（Authentication Tag），用于验证数据的完整性和真实性。
**灵活性**：支持任意长度的附加认证数据（AAD），这些数据不会被加密，但会被纳入认证范围。
 
### 加密模式的推荐
- 优先选择具备认证功能的模式：如 GCM，可以同时满足机密性和完整性需求。
- 避免使用已知存在安全隐患的模式：如 ECB 模式。
- 正确管理初始化向量（IV）和计数器：确保 IV 的唯一性和不可预测性，防止重放和密钥流重复。
 
# 填充模式
在使用 AES 等分组密码算法时，明文数据的长度可能不是分组长度（128 位，即 16 字节）的整数倍。为了使明文能够被正确分组，需要对其进行填充。常见的填充模式有：
 
**PKCS#5 和 PKCS#7 Padding**
**PKCS#5 Padding**：主要用于 8 字节分组的密码算法。
**PKCS#7 Padding**：适用于任意分组长度的密码算法，包括 AES 的 16 字节分组。
**填充方法**：在明文末尾添加若干个字节，填充的字节数等于需要填充的长度，每个字节的值都是填充的字节数。
 
**示例**：如果需要填充 5 个字节，则每个填充字节的值为 0x05。
**对于 AES 来说**，由于块大小为 16 字节，**因此 PKCS#5 和 PKCS#7 填充方式在实际应用中是相同的**。在 AES 加密中，可以将两者视为等价的填充方案。
 
**Zero Padding（零填充）**
在明文末尾添加 0x00 字节，直到达到分组长度。但需要注意，解密时可能无法区分填充的零和原始数据中的零。
 
**ANSI X923 Padding**
在明文末尾添加若干个 0x00，最后一个字节表示填充的字节数。
 
**ISO 10126 Padding**
在明文末尾添加随机数据，最后一个字节表示填充的字节数。这增加了填充的不可预测性。
 
**ISO/IEC 7816-4 Padding**
在明文末尾添加一个 0x80 字节，后面跟随必要数量的 0x00，直到达到分组长度。
 
**No Padding（无填充）**
在某些工作模式（如流模式或特定的填充方案）下，可以不进行填充。但需要确保明文长度是分组长度的整数倍，否则可能导致错误。
::: tip 参考资料
  [Advanced Encryption Standard](https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Encryption_Standard)
:::

# 工具简介
本工具是一款 AES 在线加密解密工具，支持 GCM、CBC、CTR、CFB、OFB、ECB 等加密模式。用户可以选择文件或文本进行 AES 加密与解密操作。文本加密解密支持多种填充方式，包括：PKCS7Padding、PKCS5Padding、NoPadding、ISO 10126、ANSI X923、ISO/IEC 7816-4 和 Zero Padding。同时，支持 Base64 和 Hex 两种输出格式，密钥大小可选择 128、192 或 256 比特。            
# AES 简介
高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）是一种用于保护电子数据的对称密钥加密算法。它由美国国家标准与技术研究院（NIST）于 2001 年采用，取代了原先的 DES（Data Encryption Standard）算法，成为新的加密标准。

## AES 的定义
AES 是一种对称分组密码算法，采用相同的密钥进行加密和解密。它基于比利时密码学家 Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 提出的 Rijndael 算法，被选定为新的加密标准。

## AES 的历史背景与发展
在 20 世纪末，随着计算能力的提高，DES 的56位密钥长度已不足以抵御暴力破解。为此，NIST 于 1997 年开始寻找新的加密标准，经过多轮评选，最终在 2000 年选择了 Rijndael 算法，并在 2001 年正式发布 AES。

## AES 的重要性与应用领域
AES 由于其高效性和安全性，广泛应用于各种领域，包括金融、政府、军事和个人数据保护。它已成为保护数据安全的核心算法，被广泛嵌入到硬件和软件中。

# AES 原理
![](/pic/aes-process.webp){{{width="80%" height="80%"}}}

## 对称加密算法概述
对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。发送方和接收方必须共享这个密钥，这要求密钥的安全分发。
### 分组密码与分组大小
AES 是一种分组密码算法，将明文分成固定大小的块（128位），然后对每个块进行加密。分组密码在处理大量数据时具有高效率。

### 密钥长度
AES 支持三种密钥长度：128位、192位和256位。密钥长度越长，安全性越高，但处理速度可能略有降低。

## AES 算法细节
AES 的加密过程包括初始轮密钥加和多个加密轮，每一轮都包含特定的操作。解密过程是加密过程的逆过程。

### 轮函数与轮数
AES 的加密轮数取决于密钥长度：

- 128位密钥：10轮
- 192位密钥：12轮
- 256位密钥：14轮

每一轮包括以下四个步骤：

**字节代换（SubBytes）**
使用一个固定的 S 盒（Substitution box）对状态矩阵中的每个字节进行非线性替换，提高算法的混淆性。

**行移位（ShiftRows）**
对状态矩阵的行进行循环左移，移位的位数取决于行号，增强了字节之间的扩散性。

**列混淆（MixColumns）**
对每一列进行多项式乘法运算，进一步混合列内的数据，增强密文的复杂性。

**轮密钥加（AddRoundKey）**
将当前状态与轮密钥进行按位异或（XOR）操作，引入密钥信息。

### 密钥扩展与密钥调度
密钥扩展将初始密钥生成一系列轮密钥，用于每一轮的加密操作。这个过程涉及到密钥的循环位移、S 盒代换和常量异或。

# 加密模式介绍
由于分组密码只能加密固定大小的数据块，需要工作模式来处理任意长度的数据。常见的 AES 工作模式有：

**电子密码本模式（ECB）**
直接对每个分组进行加密，但相同的明文块会产生相同的密文块，容易被分析，不推荐使用。

**密码分组链接模式（CBC）**
每个明文块在加密前与前一个密文块进行异或，第一个块则与一个初始化向量（IV）异或。提高了安全性，但加密过程不可并行化。

**密文反馈模式（CFB）**
将之前的密文块作为下一个块的输入，实现了部分的错误恢复能力。

**输出反馈模式（OFB）**
类似于 CFB，但使用加密器的输出作为下一个块的输入，具有同步流密码的特性。

**计数器模式（CTR）**
使用一个计数器生成密钥流，与明文块进行异或操作。支持并行处理，效率高。

**Galois/Counter Mode（GCM）**
GCM 是一种认证加密模式，结合了计数器模式（CTR）的高效性和 Galois 字段的认证功能，提供了数据的机密性和完整性保障。

**GCM 的特点**
**高效性**：支持并行计算，能够充分利用多核处理器的性能，提高加密和解密的速度。
**认证功能**：在提供数据加密的同时，还生成认证标签（Authentication Tag），用于验证数据的完整性和真实性。
**灵活性**：支持任意长度的附加认证数据（AAD），这些数据不会被加密，但会被纳入认证范围。

### 加密模式的推荐
- 优先选择具备认证功能的模式：如 GCM，可以同时满足机密性和完整性需求。
- 避免使用已知存在安全隐患的模式：如 ECB 模式。
- 正确管理初始化向量（IV）和计数器：确保 IV 的唯一性和不可预测性，防止重放和密钥流重复。

# 填充模式
在使用 AES 等分组密码算法时，明文数据的长度可能不是分组长度（128 位，即 16 字节）的整数倍。为了使明文能够被正确分组，需要对其进行填充。常见的填充模式有：

**PKCS#5 和 PKCS#7 Padding**
**PKCS#5 Padding**：主要用于 8 字节分组的密码算法。
**PKCS#7 Padding**：适用于任意分组长度的密码算法，包括 AES 的 16 字节分组。
**填充方法**：在明文末尾添加若干个字节，填充的字节数等于需要填充的长度，每个字节的值都是填充的字节数。

**示例**：如果需要填充 5 个字节，则每个填充字节的值为 0x05。
**对于 AES 来说**，由于块大小为 16 字节，**因此 PKCS#5 和 PKCS#7 填充方式在实际应用中是相同的**。在 AES 加密中，可以将两者视为等价的填充方案。

**Zero Padding（零填充）**
在明文末尾添加 0x00 字节，直到达到分组长度。但需要注意，解密时可能无法区分填充的零和原始数据中的零。

**ANSI X923 Padding**
在明文末尾添加若干个 0x00，最后一个字节表示填充的字节数。

**ISO 10126 Padding**
在明文末尾添加随机数据，最后一个字节表示填充的字节数。这增加了填充的不可预测性。

**ISO/IEC 7816-4 Padding**
在明文末尾添加一个 0x80 字节，后面跟随必要数量的 0x00，直到达到分组长度。

**No Padding（无填充）**
在某些工作模式（如流模式或特定的填充方案）下，可以不进行填充。但需要确保明文长度是分组长度的整数倍，否则可能导致错误。
::: tip 参考资料
  [Advanced Encryption Standard](https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Encryption_Standard)
:::

工具简介

本工具是一款 AES 在线加密解密工具，支持 GCM、CBC、CTR、CFB、OFB、ECB 等加密模式。用户可以选择文件或文本进行 AES 加密与解密操作。文本加密解密支持多种填充方式，包括：PKCS7Padding、PKCS5Padding、NoPadding、ISO 10126、ANSI X923、ISO/IEC 7816-4 和 Zero Padding。同时，支持 Base64 和 Hex 两种输出格式，密钥大小可选择 128、192 或 256 比特。

AES 简介

高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）是一种用于保护电子数据的对称密钥加密算法。它由美国国家标准与技术研究院（NIST）于 2001 年采用，取代了原先的 DES（Data Encryption Standard）算法，成为新的加密标准。

AES 的定义

AES 是一种对称分组密码算法，采用相同的密钥进行加密和解密。它基于比利时密码学家 Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 提出的 Rijndael 算法，被选定为新的加密标准。

AES 的历史背景与发展

在 20 世纪末，随着计算能力的提高，DES 的56位密钥长度已不足以抵御暴力破解。为此，NIST 于 1997 年开始寻找新的加密标准，经过多轮评选，最终在 2000 年选择了 Rijndael 算法，并在 2001 年正式发布 AES。

AES 的重要性与应用领域

AES 由于其高效性和安全性，广泛应用于各种领域，包括金融、政府、军事和个人数据保护。它已成为保护数据安全的核心算法，被广泛嵌入到硬件和软件中。

AES 原理

对称加密算法概述

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。发送方和接收方必须共享这个密钥，这要求密钥的安全分发。

分组密码与分组大小

AES 是一种分组密码算法，将明文分成固定大小的块（128位），然后对每个块进行加密。分组密码在处理大量数据时具有高效率。

密钥长度

AES 支持三种密钥长度：128位、192位和256位。密钥长度越长，安全性越高，但处理速度可能略有降低。

AES 算法细节

AES 的加密过程包括初始轮密钥加和多个加密轮，每一轮都包含特定的操作。解密过程是加密过程的逆过程。

轮函数与轮数

AES 的加密轮数取决于密钥长度：

128位密钥：10轮
192位密钥：12轮
256位密钥：14轮

每一轮包括以下四个步骤：

字节代换（SubBytes）
使用一个固定的 S 盒（Substitution box）对状态矩阵中的每个字节进行非线性替换，提高算法的混淆性。

行移位（ShiftRows）
对状态矩阵的行进行循环左移，移位的位数取决于行号，增强了字节之间的扩散性。

列混淆（MixColumns）
对每一列进行多项式乘法运算，进一步混合列内的数据，增强密文的复杂性。

轮密钥加（AddRoundKey）
将当前状态与轮密钥进行按位异或（XOR）操作，引入密钥信息。

密钥扩展与密钥调度

密钥扩展将初始密钥生成一系列轮密钥，用于每一轮的加密操作。这个过程涉及到密钥的循环位移、S 盒代换和常量异或。

加密模式介绍

由于分组密码只能加密固定大小的数据块，需要工作模式来处理任意长度的数据。常见的 AES 工作模式有：

电子密码本模式（ECB）
直接对每个分组进行加密，但相同的明文块会产生相同的密文块，容易被分析，不推荐使用。

密码分组链接模式（CBC）
每个明文块在加密前与前一个密文块进行异或，第一个块则与一个初始化向量（IV）异或。提高了安全性，但加密过程不可并行化。

密文反馈模式（CFB）
将之前的密文块作为下一个块的输入，实现了部分的错误恢复能力。

输出反馈模式（OFB）
类似于 CFB，但使用加密器的输出作为下一个块的输入，具有同步流密码的特性。

计数器模式（CTR）
使用一个计数器生成密钥流，与明文块进行异或操作。支持并行处理，效率高。

Galois/Counter Mode（GCM）
GCM 是一种认证加密模式，结合了计数器模式（CTR）的高效性和 Galois 字段的认证功能，提供了数据的机密性和完整性保障。

GCM 的特点
高效性：支持并行计算，能够充分利用多核处理器的性能，提高加密和解密的速度。
认证功能：在提供数据加密的同时，还生成认证标签（Authentication Tag），用于验证数据的完整性和真实性。
灵活性：支持任意长度的附加认证数据（AAD），这些数据不会被加密，但会被纳入认证范围。

加密模式的推荐

优先选择具备认证功能的模式：如 GCM，可以同时满足机密性和完整性需求。
避免使用已知存在安全隐患的模式：如 ECB 模式。
正确管理初始化向量（IV）和计数器：确保 IV 的唯一性和不可预测性，防止重放和密钥流重复。

填充模式

在使用 AES 等分组密码算法时，明文数据的长度可能不是分组长度（128 位，即 16 字节）的整数倍。为了使明文能够被正确分组，需要对其进行填充。常见的填充模式有：

PKCS#5 和 PKCS#7 Padding
PKCS#5 Padding：主要用于 8 字节分组的密码算法。
PKCS#7 Padding：适用于任意分组长度的密码算法，包括 AES 的 16 字节分组。
填充方法：在明文末尾添加若干个字节，填充的字节数等于需要填充的长度，每个字节的值都是填充的字节数。

示例：如果需要填充 5 个字节，则每个填充字节的值为 0x05。
对于 AES 来说，由于块大小为 16 字节，因此 PKCS#5 和 PKCS#7 填充方式在实际应用中是相同的。在 AES 加密中，可以将两者视为等价的填充方案。

Zero Padding（零填充）
在明文末尾添加 0x00 字节，直到达到分组长度。但需要注意，解密时可能无法区分填充的零和原始数据中的零。

ANSI X923 Padding
在明文末尾添加若干个 0x00，最后一个字节表示填充的字节数。

ISO 10126 Padding
在明文末尾添加随机数据，最后一个字节表示填充的字节数。这增加了填充的不可预测性。

ISO/IEC 7816-4 Padding
在明文末尾添加一个 0x80 字节，后面跟随必要数量的 0x00，直到达到分组长度。

No Padding（无填充）
在某些工作模式（如流模式或特定的填充方案）下，可以不进行填充。但需要确保明文长度是分组长度的整数倍，否则可能导致错误。

参考资料

Advanced Encryption Standard

常见问题

此工具处理的文件会上传到网站服务器吗？
不会。此工具文件 AES 加密与解密是在本地浏览器客户端中处理完成的，不会上传到服务器。

隐私和安全性

本工具不会在网站上存储任何生成的密钥或您输入的密钥。所有操作均通过 HTTPS 进行，确保密钥在传输过程中不会被窃取。