密码学基础（二）：对称加密

什么是对称加密

加密和解密使用相同的秘钥称为对称加密。

主流的对称加密算法

DES：已经淘汰
3DES：相对于DES有所加强，但是仍然存在较大风险
AES：全新的对称加密算法。

对称加密的特点

特点决定使用场景，对称加密拥有如下特点：

快速

速度快，可用于频率很高的加密场景。

可逆

使用同一个秘钥进行加密和解密。

分组加密

可选按照128、192、256位为一组的加密方式，加密后的输出值为所选分组位数的倍数。密钥的长度不同，推荐加密轮数也不同，加密强度也更强。

例如：
AES加密结果的长度由原字符串长度决定：一个字符为1byte=4bit，一个字符串为n+1byte，因为最后一位为'\0'，所以当字符串长度小于等于15时，AES128得到的16进制结果为32位，也就是324=128byte，当长度超过15时，就是64位为1282byte。

对称加密的使用场景

因为对称加密速度快的特点，对称加密被广泛运用在各种加密场所中。但是因为其需要传递秘钥，一旦秘钥被截获或者泄露，其加密就会玩完全破解，所以AES一般和RSA一起使用。

因为RSA不用传递秘钥，加密速度慢，所以一般使用RSA加密AES中锁使用的秘钥后，再传递秘钥，保证秘钥的安全。秘钥安全传递成功后，一直使用AES对会话中的信息进行加密，以此来解决AES和RSA的缺点并完美发挥两者的优点，其中相对经典的例子就是HTTPS加密，后文会专门研究。

AES加密算法的基本原理

本文针对ECB模式下的AES算法进行大概讲解，针对每一步的详细算法不再该文讨论范围内。

1、明文分组

128位的明文被分成16个字节的明文矩阵，然后将明文矩阵转化成状态矩阵，以“abcdefghijklmnop”的明文为例：

明文矩阵

2、密文分组

同样的，128位密钥被分成16组的状态矩阵。与明文不同的是，密文会以列为单位&