文章总结： 文档详细阐述了AES128加密算法的原理，包括密钥扩展、初始轮、九轮主要轮变换及最终轮步骤，对比了解密流程。文章分析了ECB加密模式的原理与安全性缺陷，并提供了Python调用示例。该文适合密码学初学者了解分组加密基础，但文中夹杂无关新闻片段，结构稍显松散。 综合评分： 60 文章分类： 数据安全,安全开发,技术标准

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AES128加密算法

谈思实验室

2026年2月13日 18:35 上海

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前言

AES（Advanced Encryption Standard）是对称加密算法的一个标准，主要用于保护电子数据的安全。AES 支持128、192、和256位密钥长度，其中AES-128是最常用的一种，它使用128位（16字节）的密钥进行加密和解密操作。AES属于分组密码，每次操作128位（16字节）的数据块。

02

AES128加密流程

AES的加密过程包括以下几步：

1、密钥扩展（Key Expansion）：密钥会通过一个密钥扩展算法生成一系列称为“轮密钥”（Round Keys）的密钥。AES-128需要10轮，每轮用到一个轮密钥。

这里的K矩阵就是原始密钥，把每一列用4维向量w来表示，就拆分成了w0,w1,w2,w3，将w3进行g中的运算，先是把4个字节左环移，然后对这4个字节进行S盒变换（字节代替），变换完后，最左面的字节与RCj相加，AES128加密要把以上步骤进行10轮，RCj在每一轮的计算中都不一样，具体如下：

2、初始轮（Initial Round）：在加密的初始步骤中，将数据块与初始密钥通过按位异或（XOR）进行操作。

3、主要轮（Main Rounds，9轮）：每一轮包括四个操作：

• 字节代换（SubBytes）：将每个字节使用一个固定的查找表（S盒，Substitution Box）进行替换。

• 行移位（ShiftRows）：行内移位操作，按特定规则将数据块的每一行向左循环移位。

MD遭受了一起严重的黑客入侵事件，黑客Intelbroker 大规模泄漏了AMD的数据。AMD当即发起了调查，在一份声明中表示：“我们正在与执法官员和第三方托管合作伙伴密切合作，调查该指控和数据的意义。”

• 列混合（MixColumns）：列内进行线性变换，使用矩阵乘法混合列的数据。

其中矩阵c为

• 轮密钥加（AddRoundKey）：将当前的数据块与当前轮密钥进行按位异或操作。
• 最终轮（Final Round，第10轮）：与前9轮的步骤类似，但不包括“列混合”步骤。

03

AES128解密流程

解密过程是加密过程的逆过程，包括：

1. 密钥扩展
2. 初始轮密钥加
3. 主要轮的逆操作（Inverse ShiftRows、Inverse SubBytes、Inverse MixColumns）
4. 最终轮的逆操作（不包括逆列混合）

04

加密模式

上述所说是16字节数据加密和解密，对于数据大于16字节时，我们可以区分不同模式进行解决。

ECB模式的基本原理

1、分块加密：在ECB模式下，明文数据被分成固定大小的块（对于AES，块大小为128位，即16字节）。如果最后一个块不足16字节，则需要使用填充（如PKCS#7填充）来填充至16字节。

2、独立加密：每个明文块使用相同的密钥独立加密，生成相应的密文块。即使明文中的某个块被多次使用，得到的密文也将是相同的。

3、加密流程：

• 将明文分成多个128位的块。
• 对每个块使用AES-128加密算法进行加密，生成密文块。
• 将所有密文块连接在一起，形成最终的密文。

ECB模式的优缺点

优点

• 简单性：ECB模式实现简单，容易理解和使用。
• 并行处理：由于每个块独立加密，可以并行处理多个块，提高加密效率。

缺点

模式缺陷：

• 相同明文块生成相同密文块：如果明文中有相同的块，则其加密后的密文也会相同，导致模式泄露信息。
• 模式不安全：由于没有引入任何随机性，攻击者可以通过观察密文的模式来推测明文内容。例如，在图像加密中，相同的图像块将产生相同的加密输出，容易被识别。

python实现

1.直接调用库

来源：CSDN@小夭。

原文链接：

https://blog.csdn.net/m0_47146037/article/details/142376754

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本文转载自：谈思实验室 《AES128加密算法》