假設有一個發送方在向接收方發送消息。如果沒有任何加密算法，接收方發送的是一個明文消息：“我是小灰”
如果消息被中間人截獲到，即使中間人無法篡改消息，也可以窺探到消息的內容，從而暴露了通信雙方的私密。
因此我們不再直接傳送明文，而改用對稱加密的方式傳輸密文，畫風就變成了下面這樣：
具體工作的步驟如下：
1、發送方利用密鑰123456，加密明文“我是小灰”，加密結果爲TNYRvx+SNjZwEK+ZXFEcDw==。
2、發送方把加密後的內容TNYRvx+SNjZwEK+ZXFEcDw==傳輸給接收方。
3、接收方收到密文TNYRvx+SNjZwEK+ZXFEcDw==，利用密鑰123456還原爲明文“我是小灰”。
1、密鑰
密鑰是AES算法實現加密和解密的根本。對稱加密算法之所以對稱，是因爲這類算法對明文的加密和解密需要使用同一個密鑰。
AES支持三種長度的密鑰：
128位，192位，256位
平時大家所說的AES128，AES192，AES256，實際上就是指的AES算法對不同長度密鑰的使用。
2、填充
要想了解填充的概念，我們先要了解AES的分組加密特性。
什麼是分組加密呢？我們來看看下面這張圖：
AES算法在對明文加密的時候，並不是把整個明文一股腦加密成一整段密文，而是把明文拆分成一個個獨立的明文塊，每一個明文塊長度128bit。
這些明文塊經過AES加密器的複雜處理，生成一個個獨立的密文塊，這些密文塊拼接在一起，就是最終的AES加密結果。
但是這裏涉及到一個問題：
假如一段明文長度是192bit，如果按每128bit一個明文塊來拆分的話，第二個明文塊只有64bit，不足128bit。這時候怎麼辦呢？就需要對明文塊進行填充（Padding）。
NoPadding：
不做任何填充，但是要求明文必須是16字節的整數倍。
PKCS5Padding（默認）：
如果明文塊少於16個字節（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的字符，且每個字節的值等於缺少的字符數。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個字節，則補全爲{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6}
ISO10126Padding：
如果明文塊少於16個字節（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的字節，最後一個字符值等於缺少的字符數，其他字符填充隨機數。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個字節，則可能補全爲{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}
3、模式
AES的工作模式，體現在把明文塊加密成密文塊的處理過程中。AES加密算法提供了五種不同的工作模式：
ECB、CBC、CTR、CFB、OFB
模式之間的主題思想是近似的，在處理細節上有一些差別。我們這一期只介紹各個模式的基本定義。
ECB模式（默認）：
電碼本模式 Electronic Codebook Book
CBC模式：
密碼分組鏈接模式 Cipher Block Chaining
CTR模式：
計算器模式 Counter
CFB模式：
密碼反饋模式 Cipher FeedBack
OFB模式：
輸出反饋模式 Output FeedBack
-
kgen.init傳入的第一個參數128決定了密鑰的長度是128bit。
-
Cipher.getInstance(“AES/CBC/NoPadding”)決定了AES選擇的填充方式是NoPadding，工作模式是CBC模式。
幾點補充：
1.我們在調用封裝好的AES算法時，表面上使用的Key並不是真正用於AES加密解密的密鑰，而是用於生成真正密鑰的“種子”。
2.填充明文時，如果明文長度原本就是16字節的整數倍，那麼除了NoPadding以外，其他的填充方式都會填充一組額外的16字節明文塊。
以上就是AES的基本概念。但我們是有追求的程序員，不能知其然不知其所以然。下面來給大家講一講AES算法的底層原理。
在這裏我們重新梳理一下：
1.把明文按照128bit拆分成若干個明文塊。
2.按照選擇的填充方式來填充最後一個明文塊。
3.每一個明文塊利用AES加密器和密鑰，加密成密文塊。
4.拼接所有的密文塊，成爲最終的密文結果。
具體分成多少輪呢？
- 初始輪（Initial Round） 1次
- 普通輪（Rounds） N次
- 最終輪（Final Round） 1次
上一期我們提到，AES的Key支持三種長度：AES128，AES192，AES256。Key的長度決定了AES加密的輪數。
除去初始輪，各種Key長度對應的輪數如下：
- AES128：10輪
- AES192：12輪
- AES256：14輪
不同階段的Round有不同的處理步驟。
初始輪只有一個步驟：
- 加輪密鑰（AddRoundKey）
普通輪有四個步驟：
- 字節代替（SubBytes）
- 行移位（ShiftRows）
- 列混淆（MixColumns）
- 加輪密鑰（AddRoundKey）
最終輪有三個步驟：
- 字節代替（SubBytes）
- 行移位（ShiftRows）
- 加輪密鑰（AddRoundKey）
1.字節替代（SubBytes）
首先需要說明的是，16字節的明文塊在每一個處理步驟中都被排列成4X4的二維數組。
所謂字節替代，就是把明文塊的每一個字節都替代成另外一個字節。替代的依據是什麼呢？依據一個被稱爲S盒（Subtitution Box）的16X16大小的二維常量數組。
假設明文塊當中a[2,2] = 5B（一個字節是兩位16進制），那麼輸出值b[2,2] = S[5][11]。
2.行移位（ShiftRows）
這一步很簡單，就像圖中所描述的：
- 第一行不變
- 第二行循環左移1個字節
- 第三行循環左移2個字節
- 第四行循環左移3個字節
3.列混淆（MixColumns）
這一步，輸入數組的每一列要和一個名爲修補矩陣（fixed matrix）的二維常量數組做矩陣相乘，得到對應的輸出列。
4.加輪密鑰（AddRoundKey）
這一步是唯一利用到密鑰的一步，128bit的密鑰也同樣被排列成4X4的矩陣。
讓輸入數組的每一個字節a[i,j]與密鑰對應位置的字節k[i,j]異或一次，就生成了輸出值b[i,j]。
需要補充一點，加密的每一輪所用到的密鑰並不是相同的。這裏涉及到一個概念：擴展密鑰（KeyExpansions）。
擴展密鑰（KeyExpansions）
AES源代碼中用長度 4 * 4 *（10+1） 字節的數組W來存儲所有輪的密鑰。W{0-15}的值等同於原始密鑰的值，用於爲初始輪做處理。
後續每一個元素W[i]都是由W[i-4]和W[i-1]計算而來，直到數組W的所有元素都賦值完成。
W數組當中，W{0-15}用於初始輪的處理，W{16-31}用於第1輪的處理，W{32-47}用於第2輪的處理 …一直到W{160-175}用於最終輪（第10輪）的處理。
1.ECB模式
ECB模式（Electronic Codebook Book）是最簡單的工作模式，在該模式下，每一個明文塊的加密都是完全獨立，互不干涉的。
這樣的好處是什麼呢？
- 1.簡單
- 2.有利於並行計算
缺點同樣也很明顯：
- 相同的明文塊經過加密會變成相同的密文塊，因此安全性較差。
2.CBC模式
CBC模式（Cipher Block Chaining）引入了一個新的概念：初始向量IV（Initialization Vector）。
IV是做什麼用的呢？它的作用和MD5的“加鹽”有些類似，目的是防止同樣的明文塊始終加密成同樣的密文塊。
從圖中可以看出，CBC模式在每一個明文塊加密前會讓明文塊和一個值先做異或操作。IV作爲初始化變量，參與第一個明文塊的異或，後續的每一個明文塊和它前一個明文塊所加密出的密文塊相異或。
這樣以來，相同的明文塊加密出的密文塊顯然是不一樣的。
CBC模式的好處是什麼呢？
- 安全性更高
壞處也很明顯：
- 1.無法並行計算，性能上不如ECB
- 2.引入初始化向量IV，增加複雜度。
