Python实现AES加密解密详解及代码示例

本文详细介绍了如何使用Python实现AES（高级加密标准）的加密和解密过程，这是一种广泛应用于网络安全的对称加密算法。首先，我们了解AES加密解密的基本原理，包括以下几个关键步骤： 1. **字节代换** (Byte Substitution): AES采用S盒和逆S盒进行字节代换，将输入的16进制明文转换成密文。这一过程涉及将十六进制数转为十进制，然后在S盒和逆S盒中进行操作。S盒和逆S盒的查找和处理是加密过程中的核心部分。 2. **行移位** (Row Shift): 在加密阶段，define_line_shift()函数执行行移位操作，而在解密阶段则使用define_line_inverse_shift()。这些函数处理矩阵中的数据，确保加密和解密流程的正确性。 3. **列混合** (Column Mix): 这一步骤涉及将十进制矩阵转换为十六进制并进行列操作。定义的define_column_rotation()函数用于行列交换，便于后续处理。get_2()函数用于计算与2的乘积，XOR操作在此用来实现异或，而逆列混合则是通过不同的矩阵操作来完成。 4. **轮密钥加** (Round Key Addition): AES使用轮密钥技术，将原始密钥扩展成多个轮密钥。get_extend_key()函数负责扩展密钥，生成44个字节的密钥列表。在加密和解密过程中，get_round_key_plus()函数根据当前轮次选择合适的密钥进行异或操作。 5. **加密/解密过程**: AES加密和解密共进行9轮迭代，其中前8轮相同，最后一轮处理稍有区别。实现时需要注意处理细节，例如在解密时正确应用轮密钥。 通过以上步骤，本文提供了一个实际的Python实现，能够接受0-16个字符作为输入，经过AES加密后，再通过相同的逻辑进行解密，最终还原出原始明文。这种加密技术确保了数据的安全性和完整性，对于理解AES的工作原理和在Python中的应用具有很高的参考价值。