『壹』 什麼是AES演算法
加密演算法分為單向加密和雙向加密。
單向加密 包括 MD5 ， SHA 等摘要演算法。單向加密演算法是不可逆的，也就是無法將加密後的數據恢復成原始數據，除非採取碰撞攻擊和窮舉的方式。像是銀行賬戶密碼的存儲，一般採用的就是單向加密的方式。
雙向加密 是可逆的，存在密文的密鑰，持有密文的一方可以根據密鑰解密得到原始明文，一般用於發送方和接收方都能通過密鑰獲取明文的情況。雙向加密包括對稱加密和非對稱加密。對稱加密包括 DES 加密， AES 加密等，非對稱加密包括 RSA 加密， ECC 加密。
AES 演算法全稱 Advanced Encryption Standard ,是 DES 演算法的替代者，也是當今最流行的對稱加密演算法之一。
要想學習AES演算法，首先要弄清楚三個基本的概念：密鑰、填充、模式。
密鑰是 AES 演算法實現加密和解密的根本。對稱加密演算法之所以對稱，是因為這類演算法對明文的加密和解密需要使用同一個密鑰。
AES支持三種長度的密鑰：
128位，192位，256位
平時大家所說的AES128，AES192，AES256，實際上就是指的AES演算法對不同長度密鑰的使用。從安全性來看，AES256安全性最高。從性能來看，AES128性能最高。本質原因是它們的加密處理輪數不同。
要想了解填充的概念，我們先要了解AES的分組加密特性。AES演算法在對明文加密的時候，並不是把整個明文一股腦加密成一整段密文，而是把明文拆分成一個個獨立的明文塊，每一個明文塊長度128bit。
這些明文塊經過AES加密器的復雜處理，生成一個個獨立的密文塊，這些密文塊拼接在一起，就是最終的AES加密結果。
但是這里涉及到一個問題：
假如一段明文長度是192bit，如果按每128bit一個明文塊來拆分的話，第二個明文塊只有64bit，不足128bit。這時候怎麼辦呢？就需要對明文塊進行填充（Padding）。AES在不同的語言實現中有許多不同的填充演算法，我們只舉出集中典型的填充來介紹一下。
不做任何填充，但是要求明文必須是16位元組的整數倍。
如果明文塊少於16個位元組（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的字元，且每個位元組的值等於缺少的字元數。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個位元組，則補全為{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6}
如果明文塊少於16個位元組（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的位元組，最後一個字元值等於缺少的字元數，其他字元填充隨機數。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個位元組，則可能補全為{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}
需要注意的是，如果在AES加密的時候使用了某一種填充方式，解密的時候也必須採用同樣的填充方式。
AES的工作模式，體現在把明文塊加密成密文塊的處理過程中。AES加密演算法提供了五種不同的工作模式：
ECB、CBC、CTR、CFB、OFB
模式之間的主題思想是近似的，在處理細節上有一些差別。我們這一期只介紹各個模式的基本定義。
電碼本模式 Electronic Codebook Book
密碼分組鏈接模式 CipherBlock Chaining
計算器模式 Counter
密碼反饋模式 CipherFeedBack
輸出反饋模式 OutputFeedBack
如果在AES加密的時候使用了某一種工作模式，解密的時候也必須採用同樣的工作模式。
AES加密主要包括兩個步驟： 密鑰擴展 和 明文加密 。
密鑰擴展過程說明（密鑰為16位元組）：
函數g的流程說明：
輪常量（Rcon）是一個字，最右邊三個位元組總為0。因此字與Rcon相異或，其結果只是與該字最左的那個位元組相異或。每輪的輪常量不同，定位為Rcon[j] = (RC[j], 0, 0, 0)。（RC是一維數組）
RC生成函數：RC[1] = 1, RC[j] = 2 * RC[j – 1]。
因為16位元組密鑰的只進行10輪的擴展，所以最後生成的RC[j]的值按16進製表示為：
十輪的密鑰擴展後，就能生成44個字大小的擴展密鑰。擴展後的密鑰將用於AES對明文的加密過程。
S盒是16×16個位元組組成的矩陣，行列的索引值分別從0開始，到十六進制的F結束，每個位元組的范圍為（00-FF）。
進行位元組代替的時候，把狀態中的每個位元組分為高4位和低4位。高4位作為行值，低4位作為列值，以這些行列值作為索引從S盒的對應位置取出元素作為輸出，如下圖所示：
S盒的構造方式如下：
（1） 按位元組值得升序逐行初始化S盒。在行y列x的位元組值是{yx}。
（2） 把S盒中的每個位元組映射為它在有限域GF中的逆;{00}映射為它自身{00}。
（3） 把S盒中的每個位元組的8個構成位記為(b7, b6, b5, b4, b3, b2, b1)。對S盒的每個位元組的每個位做如下的變換：
ci指的是值為{63}的位元組c的第i位。
解密過程逆位元組代替使用的是逆S盒，構造方式為
位元組d={05}。
逆向行移位將狀態中後三行執行相反方向的移位操作，如第二行向右循環移動一個位元組，其他行類似。
要注意，圖示的矩陣的乘法和加法都是定義在GF(2^8)上的。
逆向列混淆原理如下：
輪密鑰加後的分組再進行一次輪密鑰加就能恢復原值.所以，只要經過密鑰擴展和明文加密，就能將明文加密成密文，進行解密的時候，只需要進行逆向變換即可。
圖[AES加密演算法的流程]中還需要注意，明文輸入到輸入狀態後，需要進行一輪的輪密鑰加，對輸入狀態進行初始化。 前9輪的加密過程，都需要進行位元組替代、行移位、列混淆和輪密鑰加，但是第10輪則不再需要進行列混淆。
進行解密的時候，需要進行逆向位元組替代，逆向行移位、逆向列混淆和輪密鑰加。
『貳』 OC對稱加密-AES加密/解密
通常採用同一個秘鑰進行信息的加密和解密操作，稱為單秘鑰加密，也稱為對稱加密。
這里介紹其中一種對稱加密演算法 -- AES，採用唯一的key進行加野態密和解密
對稱加密的優點：
演算法公開，計算量小，加密速度快，加密效率高。
缺點：
雙方使用相枯虧同的鑰匙，安全性得不到保證。
使用對稱加密需要注意的是秘鑰的保密性，並且秘鑰要求定期更換
寫沒脊神一個NSString分類，NSString+wxAES.h：
NSString+wxAES.m：
使用示例：
列印結果為：
『叄』 aes加密安全嗎
AES演算法作為DES演算法和MD5演算法的替代產品，10輪循環到目前為止還沒有被破解。一般多數人的意見是：它是目前可獲得的最安全的加密演算法。AES與目前使用廣泛的加密演算法─DES演算法的差別在於，如果一秒可以解DES，則仍需要花費1490000億年才可破解AES，由此可知AES的安全性。AES 已被列為比任何現今其它對稱加密演算法更安全的一種演算法。
『肆』 密碼學基礎（二）：對稱加密
加密和解密使用相同的秘鑰稱為對稱加密。
DES：已經淘汰
3DES：相對於DES有所加強，但是仍然存在較大風險
AES：全新的對稱加密演算法。
特點決定使用場景，對稱加密擁有如下特點：
速度快，可用於頻率很高的加密場景。
使用同一個秘鑰進行加密和解密。
可選按照128、192、256位為一組的加密方式，加密後的輸出值為所選分組位數的倍數。密鑰的長度不同，推薦加密輪數也不同，加密強度也更強。
例如：
AES加密結果的長度由原字元串長度決定：一個字元為1byte=4bit，一個字元串為n+1byte，因為最後一位為' '，所以當字元串長度小於等於15時，AES128得到的16進制結果為32位，也就是32 4=128byte，當長度超過15時，就是64位為128 2byte。
因為對稱加密速度快的特點，對稱加密被廣泛運用在各種加密場所中。但是因為其需要傳遞秘鑰，一旦秘鑰被截獲或者泄露，其加密就會玩完全破解，所以AES一般和RSA一起使用。
因為RSA不用傳遞秘鑰，加密速度慢，所以一般使用RSA加密AES中鎖使用的秘鑰後，再傳遞秘鑰，保證秘鑰的安全。秘鑰安全傳遞成功後，一直使用AES對會話中的信息進行加密，以此來解決AES和RSA的缺點並完美發揮兩者的優點，其中相對經典的例子就是HTTPS加密，後文會專門研究。
本文針對ECB模式下的AES演算法進行大概講解，針對每一步的詳細演算法不再該文討論范圍內。
128位的明文被分成16個位元組的明文矩陣，然後將明文矩陣轉化成狀態矩陣，以「abcdefghijklmnop」的明文為例：
同樣的，128位密鑰被分成16組的狀態矩陣。與明文不同的是，密文會以列為單位，生成最初的4x8x4=128的秘鑰，也就是一個組中有4個元素，每個元素由每列中的4個秘鑰疊加而成，其中矩陣中的每個秘鑰為1個位元組也就是8位。
生成初始的w[0]、w[1]、w[2]、w[3]原始密鑰之後，通過密鑰編排函數，該密鑰矩陣被擴展成一個44個組成的序列W[0],W[1], … ,W[43]。該序列的前4個元素W[0],W[1],W[2],W[3]是原始密鑰，用於加密運算中的初始密鑰加，後面40個字分為10組，每組4個32位的欄位組成，總共為128位，分別用於10輪加密運算中的輪密鑰加密，如下圖所示：
之所以把這一步單獨提出來，是因為ECB和CBC模式中主要的區別就在這一步。
ECB模式中，初始秘鑰擴展後生成秘鑰組後(w0-w43)，明文根據當前輪數取出w[i,i+3]進行加密操作。
CBC模式中，則使用前一輪的密文(明文加密之後的值)和當前的明文進行異或操作之後再進行加密操作。如圖所示：
根據不同位數分組，官方推薦的加密輪數：
輪操作加密的第1輪到第9輪的輪函數一樣，包括4個操作：位元組代換、行位移、列混合和輪密鑰加。最後一輪迭代不執行列混合。
當第一組加密完成時，後面的組循環進行加密操作知道所有的組都完成加密操作。
一般會將結果轉化成base64位，此時在iOS中應該使用base64編碼的方式進行解碼操作，而不是UTF-8。
base64是一種編碼方式，常用語傳輸8bit位元組碼。其編碼原理如下所示：
將原數據按照3個位元組取為一組，即為3x8=24位
將3x8=24的數據分為4x6=24的數據，也就是分為了4組
將4個組中的數據分別在高位補上2個0，也就成了8x4=32，所以原數據增大了三分之一。
根據base64編碼表對數據進行轉換，如果要編碼的二進制數據不是3的倍數，最後會剩下1個或2個位元組怎麼辦，Base64用x00位元組在末尾補足後，再在編碼的末尾加上1個或2個=號，表示補了多少位元組，解碼的時候，會自動去掉。
舉個栗子：Man最後的結果就是TWFu。
計算機中所有的數據都是以0和1的二進制來存儲，而所有的文字都是通過ascii表轉化而來進而顯示成對應的語言。但是ascii表中存在許多不可見字元，這些不可見字元在數據傳輸時，有可能經過不同硬體上各種類型的路由，在轉義時容易發生錯誤，所以規定了64個可見字元（a-z、A-Z、0-9、+、/）,通過base64轉碼之後，所有的二進制數據都是可見的。
ECB和CBC是兩種加密工作模式。其相同點都是在開始輪加密之前，將明文和密文按照128/192/256進行分組。以128位為例，明文和密文都分為16組，每組1個位元組為8位。
ECB工作模式中，每一組的明文和密文相互獨立，每一組的明文通過對應該組的密文加密後生成密文，不影響其他組。
CBC工作模式中，後一組的明文在加密之前先使用前一組的密文進行異或運算後再和對應該組的密文進行加密操作生成密文。
為簡單的分組加密。將明文和密文分成若干組後，使用密文對明文進行加密生成密文
CBC
加密：
解密：