高级加密标准 (AES)

高级加密标准（AES）是美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年制定的加密算法，是一种全球范围内广泛用于电子数据加密的对称密钥分组密码。

AES 的起源和早期历史

AES 的诞生可以追溯到 20 世纪 90 年代末，当时 NIST 正在寻找一种替代老旧数据加密标准 (DES) 的方法。NIST 认识到，为了满足日益互联的数字世界的需求，对强健加密的需求日益增长，因此在 1997 年宣布了制定新加密标准的倡议。

评选过程是一场全球竞赛，接受公众监督和评论，旨在确保新标准的透明度和可信度。经过彻底分析和广泛的密码分析，两位比利时密码学家 Vincent Rijmen 和 Joan Daemen 提交的算法（称为 Rijndael）于 2001 年被选为新标准。

深入了解 AES

如前所述，AES 是一种对称密钥分组密码，这意味着它在加密和解密过程中使用相同的密钥。与其前身 DES 不同，DES 具有固定的 64 位块大小和 56 位密钥大小，而 AES 在块大小和密钥大小方面提供了更大的灵活性。AES 旨在处理 128 位块，密钥大小为 128、192 和 256 位。

为了提供强大的安全性，AES 通过一系列转换将纯文本（输入数据）转换为密文（加密数据）。这些转换包括替换、排列、混合和密钥添加，并应用多轮。

AES 的内部工作原理

AES 通过预定数量的循环（称为“轮次”）发挥作用。对于 128 位密钥，有 10 轮；对于 192 位密钥，有 12 轮；对于 256 位密钥，有 14 轮。每轮包括四个不同的转换函数：

1. 字节替换 – 替换步骤，根据查找表 (S-Box) 将块中的每个字节替换为另一个字节。
2. 移行 – 转置步骤，其中状态的每一行中的字节循环移位。
3. 混合列 – 对状态的列进行混合操作，组合每列的四个字节。
4. 添加轮密钥 – 将状态的每个字节与轮密钥相结合的步骤；每个轮密钥都是使用密钥计划从密码密钥派生而来的。

由于与解密可行性相关的技术原因，最后一轮省略了 MixColumns 步骤。

AES 的主要特点

AES 因其独特的特性而脱颖而出：

• 效率：AES 在软件和硬件上均运行迅速，非常适合广泛的应用。
• 灵活性：AES 支持 128、192 和 256 位密钥大小，可满足不同程度的安全需求。
• 安全：由于其密钥大小和块大小较大，AES 在正确实施时可以抵抗所有已知的实际攻击。
• 广泛采用：AES 得到全球认可并在全球众多安全协议和系统中使用。

AES 变体：不同的密钥大小

AES 主要有三种变体，由加密和解密过程中使用的密钥的长度决定：

密钥长度提供不同级别的安全性，其中 256 位密钥提供最高级别的安全性。

AES 中的实际应用和问题

AES 因其安全性和效率而广泛应用于电信、银行和电子商务等各个领域。它还用于保护无线网络、VPN 和美国政府最高机密级别的机密信息。

AES 的一个主要问题在于实施不当或密钥管理不充分。加密最佳实践（包括安全密钥管理和正确的随机数生成）对于维护 AES 提供的安全性至关重要。

AES 与类似算法的比较和特点

将 AES 与其他类似的加密算法（如 DES、Triple DES 和 Blowfish）进行比较，我们发现了某些优势和区别：

关于 AES 的未来前景和技术

随着计算能力的不断提高，未来的加密技术可能需要先进或新颖的加密标准来保证安全性。不过，截至目前，AES 仍然能够抵御所有已知的实际攻击，而且由于其对称性，甚至量子计算也不会构成重大威胁。

目前正在努力增强 AES 以抵御未来的潜在威胁，包括更强大的密钥管理、基于硬件的加密和增加密钥长度。此外，NIST 已启动一项流程来开发可与 AES 共存的抗量子加密算法。

AES 和代理服务器

代理服务器通常使用 AES 来保护客户端和服务器之间传输的数据。通过加密通过网络传输的数据，AES 可以确保机密性和防止窃听。OneProxy 等公司使用 AES 加密来维护其用户数据的隐私和安全。

鉴于信息通常通过代理服务器传输的敏感性，像 AES 这样的强大加密标准至关重要。无论是为了匿名还是为了解锁内容，使用 AES 都可以确保用户数据的安全。

相关链接

有关 AES 的更多信息，以下资源可能会有所帮助：

1. NIST 关于 AES 的出版物
2. AES：回顾与现状
3. AES 算法详解
4. 加密标准和指南
5. 初学者的 AES 加密