【进阶】Python高级加密库cryptography

# 2.1 AES加密算法

### 2.1.1 AES加密原理

AES（高级加密标准）是一种对称块密码，由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年发布。它是一种分组密码，这意味着它一次处理固定大小的数据块（通常为128位）。AES使用密钥长度为128、192或256位的迭代密码，称为Rijndael密码。

Rijndael密码基于以下基本操作：

- 字节替换：将每个字节替换为S盒中的另一个字节。
- 行移位：将每一行中的字节循环移位。
- 列混合：使用矩阵将每一列中的字节混合。
- 密钥加：将密钥与状态数组进行XOR运算。

这些操作以特定顺序重复多次，产生一个加密密文。

# 2. 对称加密算法

对称加密算法是一种加密算法，其中加密和解密都使用相同的密钥。这种类型的加密算法在加密和解密过程中速度快，并且非常适合加密大量数据。

### 2.1 AES加密算法

#### 2.1.1 AES加密原理

AES（高级加密标准）是一种对称分组密码，由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年发布。它是一种迭代块密码，使用128位、192位或256位密钥对128位数据块进行加密。

AES加密算法的工作原理如下：

1. **密钥扩展：**将密钥扩展为一个密钥调度，其中包含用于加密和解密各个轮次的子密钥。
2. **初始轮：**将明文与初始密钥调度进行异或运算。
3. **轮循环：**对明文进行一系列轮次变换，包括字节代换、行移位和列混合。
4. **最终轮：**对明文进行最终轮变换，包括字节代换和行移位。

#### 2.1.2 AES加密模式

AES加密算法有四种操作模式，每种模式都提供了不同的安全性和性能特性：

- **电子密码本（ECB）：**最简单的模式，每个数据块都独立加密。
- **密码块链接（CBC）：**每个数据块都与前一个密文块进行异或运算后再加密。
- **密码反馈（CFB）：**使用前一个密文块作为初始化向量（IV），对明文进行异或运算后加密。
- **输出反馈（OFB）：**使用前一个密文块作为IV，生成一个伪随机序列，与明文进行异或运算后加密。

### 2.2 DES加密算法

#### 2.2.1 DES加密原理

DES（数据加密标准）是一种对称分组密码，由美国国家标准局（NBS）于1977年发布。它是一种迭代块密码，使用56位密钥对64位数据块进行加密。

DES加密算法的工作原理如下：

1. **密钥置换：**将密钥置换为一个初始密钥。
2. **初始置换：**将明文进行初始置换。
3. **轮循环：**对明文进行16轮迭代变换，包括置换、S盒代换和异或运算。
4. **最终置换：**对明文进行最终置换。

#### 2.2.2 DES加密模式

DES加密算法有三种操作模式：

- **电子密码本（ECB）：**最简单的模式，每个数据块都独立加密。
- **密码块链接（CBC）：**每个数据块都与前一个密文块进行异或运算后再加密。
- **密码反馈（CFB）：**使用前一个密文块作为初始化向量（IV），对明文进行异或运算后加密。

### 2.3 3DES加密算法

#### 2.3.1 3DES加密原理

3DES（三重数据加密标准）是一种对称分组密码，由美国国家标准与技术研究院（NIST）于1999年发布。它是一种迭代块密码，使用三个56位密钥对64位数据块进行加密。

3DES加密算法的工作原理如下：

1. **密钥扩展：**将三个密钥扩展为三个密钥调度，其中包含用于加密和解密各个轮次的子密钥。
2. **初始置换：**将明文进行初始置换。
3. **轮循环：**对明文进行48轮迭代变换，包括置换、S盒代换和异或运算。
4. **最终置换：**对明文进行最终置换。

#### 2.3.2 3DES加密模式

3DES加密算法有三种操作模式：

- **电子密码本（ECB）：**最简单的模式，每个数据块都独立加密。
- **密码块链接（CBC）：**每个数据块都与前一个密文块进行异或运算后再加密。
- **密码反馈（CFB）：**使用前一个密文块作为初始化向量（I