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AES-128、AES-192、AES-256 简介

ai 2025/7/19 2:44:42

AES（Advanced Encryption Standard）是一种广泛使用的对称加密算法，由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年正式采纳，用于替代旧的 DES 和 3DES。AES 基于 Rijndael 算法，支持 128 位、192 位、256 位三种密钥长度，分别称为 AES-128、AES-192、AES-256。以下是它们的核心特性与区别：

1. 核心特性

特性	AES-128	AES-192	AES-256
密钥长度	128 位（16 字节）	192 位（24 字节）	256 位（32 字节）
加密轮数	10 轮	12 轮	14 轮
安全强度	高	更高	最高
性能开销	最低	中等	最高

2. 加密流程

AES 是 分组加密算法，以 128 位（16 字节） 为块（Block）处理数据，每轮操作包括：

字节代换（SubBytes）：通过 S-Box 替换字节。
行移位（ShiftRows）：对数据块的行进行循环位移。
列混淆（MixColumns）：对列进行线性变换。
轮密钥加（AddRoundKey）：与当前轮密钥异或。

密钥长度越长，加密轮数越多，安全性更高，但计算量也更大。

3. 安全性对比

暴力破解难度：
- AES-128：需尝试 21282128 次（当前计算能力无法破解）。
- AES-192：需尝试 21922192 次（比 AES-128 安全指数级提升）。
- AES-256：需尝试 22562256 次（目前认为无法被量子计算机以外的技术破解）。
实际安全性：
- AES-128 已足够应对大多数场景（如 HTTPS、普通文件加密）。
- AES-256 用于高敏感数据（如政府机密、金融系统）。

4. 性能与适用场景

AES-128：
- 优势：计算速度快，资源消耗低。
- 场景：移动设备、物联网（IoT）、实时通信（如 TLS 1.3）。
AES-192：
- 优势：平衡安全性与性能。
- 场景：企业级数据加密、中度敏感场景（较少使用，通常直接选择 AES-256）。
AES-256：
- 优势：最高安全性，抗量子计算潜力（需配合长密钥）。
- 场景：军事加密、区块链、密码管理工具（如 VeraCrypt、BitLocker）。

5. 选择建议

通用场景：优先使用 AES-128（性能最佳，安全性足够）。
高敏感数据：选择 AES-256（如医疗记录、国家机密）。
合规要求：遵循行业标准（如 PCI DSS 要求 AES-128 起步，NIST 推荐 AES-256 应对未来威胁）。

6. 代码示例（Python）

使用 PyCryptodome 库实现 AES-256 加密：


from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes# 生成 256 位（32 字节）密钥
key = get_random_bytes(32)
data = b"Sensitive data to encrypt"# 初始化加密器（使用 CBC 模式）
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)
ciphertext = cipher.encrypt(data.ljust(16 * (len(data)//16 + 1)))  # 填充至 16 字节倍数# 解密
decipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv=cipher.iv)
plaintext = decipher.decrypt(ciphertext).strip()