浅谈加密算法 aes

签名和加密解密这么多期，今天我们就来谈谈高大的事情: 加密算法。

加密算法可分为：不可逆加密算法和可逆加密算法。

常见的不可逆加密算法有MD5，HMAC，SHA1、SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512.它们的特点是原文不能从加密结果中解密，主要用于检查数据的一致性，防止篡改数据。我们之前分析的大部分sign签名是不可逆算法。又称散列算法或哈希算法。

可逆加密算法是加密后的密文可以解密原文。可分为非对称加密和对称加密。

非对称加密算法的特点是：有两个配对密钥，一个叫公钥，一个叫私钥。 公钥加密，私钥解密，私钥加密，公钥解密。

但是 公钥加密数据 ，公钥无法解密。私钥本身无法解密同样私钥加密的数据。

常用的非对称加密算法有 RSA。

对称加密算法的特点是加密和解密使用相同的密钥。常见的对称加密算法包括 DES、3DES、AES128、AES192、AES256。 AES强度高，应用广泛。

今我们今天详细谈谈AES

AES, Advanced Encryption Standard，实际上是一套标准：FIPS 197，我们说的AES算法其实是Rijndael算法。

AES标准支持的分组大小固定在128位，即16个字节，密钥长度有3种选择:128位(16位)、192位(24位)和256位(32位)。

AES-128 对原文进行10轮加密。

AES-192 对原文进行12轮加密。

AES-256 对原文进行14轮加密。

密钥扩展算法是Rijndael的密钥编排实现算法，其目的是根据种子密钥（用户密钥）生成多组轮密钥。轮密钥为多组128位(16字节)密钥，

AES-128 需要11组密钥才能加密原文10轮。

AES-192 需要13组密钥来加密原文12轮。

AES-256 需要15组密钥才能加密原文14轮。

考虑到种子密钥，

BYTE bKey[32] = {0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f,                      0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18,0x19,0x1a,0x1b,0x1c,0x1d,0x1e,0x1f}; 

扩展后的结果是

    00:  rs: 00010203     01:  rs: 04050607     02:  rs: 08090a0b     03:  rs: 0c0d0e0f     04:  rs: 10111213     05:  rs: 14151617     06:  rs: 18191a1b     07:  rs: 1c1d1e1f     08:  rot: 1d1e1f1c sub: a472c09c rcon: 01000000 xor: 9cc072a5 rs: a573c29f     09:  equ: a573c29f rs: a176c498     10:  equ: a176c498 rs: a97fce93     11:  equ: a97fce93 rs: a572c09c     12:  sub: 0640bade rs: 1651a8cd     13:  equ: 1651a8cd rs: 0244beda     14:  equ: 0244beda rs: 1a5da4c1     15:  equ: 1a5da4c1 rs: 0640bade     16:  rot: 40bade06 sub: 09f41d6f rcon: 02000000 xor: 6f1df40b rs: ae87dff0     17:  equ: ae87dff0 rs: 0ff11b68     18:  equ: 0ff11b68 rs: a68ed5fb     19:  equ: a68ed5fb rs: 03fc1567     20:  sub: 7bb05985 rs: 6de1f148     21:  equ: 6de1f148 rs: 6fa54f92     22:  equ: 6fa54f92 rs: 75f8eb53     23:  equ: 75f8eb53 rs: 73b8518d     24:  rot: b8518d73 sub: 6cd15d8f rcon: 04000000 xor: 8f5dd168 rs: c656827f     25:  equ: c656827f rs: c9a79917     26:  equ: c9a79917 rs: 6f294cec     27:  equ: 6f294cec rs: 6cd5598b     28:  sub: 5003cb3d rs: 3de23a75     29:  equ: 3de23a75 rs: 524775e7     30:  equ: 524775e7 rs: 27bf9eb4     31:  equ: 27bf9eb4 rs: 5407cf39     32:  rot: 07cf3954 sub: c58a1220 rcon: 08000000 xor: 20128acd rs: 0bdc905f     33:  equ: 0bdc905f rs: c27b0948     34:  equ: c27b0948 rs: ad5245a4     35:  equ: ad5245a4 rs: c1871c2f     36:  sub: 78179c15 rs: 45f5a660     37:  equ: 45f5a660 rs: 17b2d387     38:  equ: 17b2d387 rs: 300d4d33     39:  equ: 300d4d33 rs: 640a820a     40:  rot: 0a820a64 sub: 67136743 rcon: 10000000 xor: 43671377 rs: 7ccff71c     41:  equ: 7ccff71c rs: beb4fe54     42:  equ: beb4fe54 rs: 13e6bbf0     43:  equ: 13e6bbf0 rs: d261a7df     44:  sub: b5ef5c9e rs: f01afafe     45:  equ: f01afafe rs: e7a82979     46:  equ: e7a82979 rs: d7a5644a     47:  equ: d7a5644a rs: b3afe640     48:  rot: afe640b3 sub: 798e096d rcon: 20000000 xor: 6d098e59 rs: 2541fe71     49:  equ: 2541fe71 rs: 9bf50025     50:  equ: 9bf50025 rs: 8813bbd5     51:  equ: 8813bbd5 rs: 5a721c0a     52:  sub: be409c67 rs: 4e5a6699     53:  equ: 4e5a6699 rs: a9f24fe0     54:  equ: a9f24fe0 rs: 7e572baa     55:  equ: 7e572baa rs: cdf8cdea     56:  rot: f8cdeacd sub: 41bd87bd rcon: 40000000 xor: bd87bd01 rs: 24fc79cc     57:  equ: 24fc79cc rs: bf0979e9     58:  equ: bf0979e9 rs: 371ac23c     59:  equ: 371ac23c rs: 6d68de36 

总共有60个结果， 每四个结果是一组，可以在后面形成15组密钥 1 14 = 15次运算

TIP: KeyExpansion详细的原理和代码参考资料。

听起来很高端，其实就是把入参明文和本轮密钥做一异或者。

结果如下

// 明文  string strIn = "Hello World ! i like aes";   Round 0:    input:  48 65 6c 6c 6f 20 57 6f 72 6c 64 20 21 20 69 20    round:  00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f    state:  48 64 6e 6f 6b 25 51 68 7a 65 6e 2b 2d 2d 67 2f    

字节字节就是把文替换成对应的（Substitution-box）S盒中的数据，S盒是256个元素，也是我们逆向分析中来定位是否使用AES算法的一个重要特征。

有深厚密码学功底的大厂会自己魔改S盒，这是需要很强的数学知识的，不是我等市井小民随便改改就行的。

这个代码比较好看懂，每四个一组，首位不变，后面的挪挪位置。

这个运算有点复杂，我木有看懂。

我们之前不是生成了15组密钥吗？ 第一组在 第0轮的 轮密钥加中用了，后面的14组就用在这里。

Round 1:
   input:  48 64 6e 6f 6b 25 51 68 7a 65 6e 2b 2d 2d 67 2f
     sub:  52 43 9f a8 7f 3f d1 45 da 4d 9f f1 d8 d8 85 15
   shift:  52 3f 9f 15 7f 4d 85 a8 da d8 9f 45 d8 43 d1 f1
     mix:  6f 83 77 7c 04 d9 c0 02 06 8e e8 b8 4e c7 2a 18
   round:  10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1a 1b 1c 1d 1e 1f
   state:  7f 92 65 6f 10 cc d6 15 1e 97 f2 a3 52 da 34 07
 Round 2:
   input:  7f 92 65 6f 10 cc d6 15 1e 97 f2 a3 52 da 34 07
     sub:  d2 4f 4d a8 ca 4b f6 59 72 88 89 0a 00 57 18 c5
   shift:  d2 4b 89 c5 ca 88 18 a8 72 57 4d 59 00 4f f6 0a
     mix:  2e 01 c4 3e bc 41 91 9e 09 52 54 3e 2d 95 a6 ad
   round:  a5 73 c2 9f a1 76 c4 98 a9 7f ce 93 a5 72 c0 9c
   state:  8b 72 06 a1 1d 37 55 06 a0 2d 9a ad 88 e7 66 31
 Round 3:
   input:  8b 72 06 a1 1d 37 55 06 a0 2d 9a ad 88 e7 66 31
     sub:  3d 40 6f 32 a4 9a fc 6f e0 d8 b8 95 c4 94 33 c7
   shift:  3d 9a b8 c7 a4 d8 33 32 e0 94 6f 6f c4 40 fc 95
     mix:  b0 06 9e f0 21 68 4c 78 7c 0d 1b 1e 3a ce c3 da
   round:  16 51 a8 cd 02 44 be da 1a 5d a4 c1 06 40 ba de
   state:  a6 57 36 3d 23 2c f2 a2 66 50 bf df 3c 8e 79 04
 Round 4:
   input:  a6 57 36 3d 23 2c f2 a2 66 50 bf df 3c 8e 79 04
     sub:  24 5b 05 27 26 71 89 3a 33 53 08 9e eb 19 b6 f2
   shift:  24 71 08 f2 26 53 b6 27 33 19 05 3a eb 5b 89 9e
     mix:  21 2c 48 ea 28 66 6b c1 72 34 6e 3d 37 43 00 d3
   round:  ae 87 df f0 0f f1 1b 68 a6 8e d5 fb 03 fc 15 67
   state:  8f ab 97 1a 27 97 70 a9 d4 ba bb c6 34 bf 15 b4
 Round 5:
   input:  8f ab 97 1a 27 97 70 a9 d4 ba bb c6 34 bf 15 b4
     sub:  73 62 88 a2 cc 88 51 d3 48 f4 ea b4 18 08 59 8d
   shift:  73 88 ea 8d cc f4 59 a2 48 08 88 d3 18 62 51 b4
     mix:  02 d0 b8 f6 7f 76 77 bd d3 08 25 e5 73 9b 1f 68
   round:  6d e1 f1 48 6f a5 4f 92 75 f8 eb 53 73 b8 51 8d
   state:  6f 31 49 be 10 d3 38 2f a6 f0 ce b6 00 23 4e e5
 Round 6:
   input:  6f 31 49 be 10 d3 38 2f a6 f0 ce b6 00 23 4e e5
     sub:  a8 c7 3b ae ca 66 07 15 24 8c 8b 4e 63 26 2f d9
   shift:  a8 66 8b d9 ca 8c 2f ae 24 26 3b 15 63 c7 07 4e
     mix:  b3 3b b3 a7 81 16 f1 a1 0c 30 4b 5b dd b1 78 f9
   round:  c6 56 82 7f c9 a7 99 17 6f 29 4c ec 6c d5 59 8b
   state:  75 6d 31 d8 48 b1 68 b6 63 19 07 b7 b1 64 21 72
 Round 7:
   input:  75 6d 31 d8 48 b1 68 b6 63 19 07 b7 b1 64 21 72
     sub:  9d 3c c7 61 52 c8 45 4e fb d4 c5 a9 c8 43 fd 40
   shift:  9d c8 c5 40 52 d4 fd 61 fb 43 c7 4e c8 3c 45 a9
     mix:  e7 02 04 31 5f 9c c4 1d a1 61 ff 0e 23 d6 9e 73
   round:  3d e2 3a 75 52 47 75 e7 27 bf 9e b4 54 07 cf 39
   state:  da e0 3e 44 0d db b1 fa 86 de 61 ba 77 d1 51 4a
 Round 8:
   input:  da e0 3e 44 0d db b1 fa 86 de 61 ba 77 d1 51 4a
     sub:  57 e1 b2 1b d7 b9 c8 2d 44 1d ef f4 f5 3e d1 d6
   shift:  57 b9 ef d6 d7 1d d1 1b 44 3e b2 2d f5 e1 c8 f4
     mix:  47 c2 4a 18 58 9e 5e 98 55 d8 72 1a f5 9b 98 de
   round:  0b dc 90 5f c2 7b 09 48 ad 52 45 a4 c1 87 1c 2f
   state:  4c 1e da 47 9a e5 57 d0 f8 8a 37 be 34 1c 84 f1
 Round 9:
   input:  4c 1e da 47 9a e5 57 d0 f8 8a 37 be 34 1c 84 f1
     sub:  29 72 57 a0 b8 d9 5b 70 41 7e 9a ae 18 9c 5f a1
   shift:  29 d9 9a a1 b8 7e 5f a0 41 9c 57 70 18 72 5b ae
     mix:  19 94 27 61 16 05 83 a9 1a eb e3 e8 53 bf 35 46
   round:  45 f5 a6 60 17 b2 d3 87 30 0d 4d 33 64 0a 82 0a
   state:  5c 61 81 01 01 b7 50 2e 2a e6 ae db 37 b5 b7 4c
 Round 10:
   input:  5c 61 81 01 01 b7 50 2e 2a e6 ae db 37 b5 b7 4c
     sub:  4a ef 0c 7c 7c a9 53 31 e5 8e e4 b9 9a d5 a9 29
   shift:  4a a9 e4 29 7c 8e a9 7c e5 d5 0c 31 9a ef 53 b9
     mix:  b9 1d 4b c1 a4 e7 3f 5b 88 71 7b 8f ef 13 03 60
   round:  7c cf f7 1c be b4 fe 54 13 e6 bb f0 d2 61 a7 df
   state:  c5 d2 bc dd 1a 53 c1 0f 9b 97 c0 7f 3d 72 a4 bf
 Round 11:
   input:  c5 d2 bc dd 1a 53 c1 0f 9b 97 c0 7f 3d 72 a4 bf
     sub:  a6 b5 65 c1 a2 ed 78 76 14 88 ba d2 27 40 49 08
   shift:  a6 ed ba 08 a2 88 49 c1 14 40 65 76 27 b5 78 d2
     mix:  c9 ba 3c b6 54 b3 e0 a5 fb 4d 04 f5 20 0c 0f 1b
   round:  f0 1a fa fe e7 a8 29 79 d7 a5 64 4a b3 af e6 40
   state:  39 a0 c6 48 b3 1b c9 dc 2c e8 60 bf 93 a3 e9 5b
 Round 12:
   input:  39 a0 c6 48 b3 1b c9 dc 2c e8 60 bf 93 a3 e9 5b
     sub:  12 e0 b4 52 6d af dd 86 71 9b d0 08 dc 0a 1e 39
   shift:  12 af d0 39 6d 9b 1e 52 71 0a b4 86 dc e0 dd 08
     mix:  27 05 4d 3b 20 30 3c 96 ce 24 99 3a 4d 73 85 52
   round:  25 41 fe 71 9b f5 00 25 88 13 bb d5 5a 72 1c 0a
   state:  02 44 b3 4a bb c5 3c b3 46 37 22 ef 17 01 99 58
 Round 13:
   input:  02 44 b3 4a bb c5 3c b3 46 37 22 ef 17 01 99 58
     sub:  77 1b 6d d6 ea a6 eb 6d 5a 9a 93 df f0 7c ee 6a
   shift:  77 a6 93 6a ea 9a ee d6 5a 7c 6d 6d f0 1b eb df
     mix:  e6 e4 52 78 42 3a d6 e6 30 78 4b 25 e2 3f 5c 5e
   round:  4e 5a 66 99 a9 f2 4f e0 7e 57 2b aa cd f8 cd ea
   state:  a8 be 34 e1 eb c8 99 06 4e 2f 60 8f 2f c7 91 b4
 Round 14:
   input:  a8 be 34 e1 eb c8 99 06 4e 2f 60 8f 2f c7 91 b4
     sub:  c2 ae 18 f8 e9 e8 ee 6f 2f 15 d0 73 15 c6 81 8d
   shift:  c2 e8 d0 8d e9 15 81 f8 2f c6 18 6f 15 ae ee 73
   round:  24 fc 79 cc bf 09 79 e9 37 1a c2 3c 6d 68 de 36
   state:  e6 14 a9 41 56 1c f8 11 18 dc da 53 78 c6 30 45
Output:
  cypher:  e6 14 a9 41 56 1c f8 11 18 dc da 53 78 c6 30 45

水了这么多，其实最重要的就是这个总结。

1、判断是否是AES或者说类AES算法的一个重要思路是：定位到加解密函数之后，观察它的入参是不是和上一轮运算的结果有关系。 如果本轮的结果会当成下一轮的入参传进来，那么大概率就是 AES 算法了。

2、S盒重要，如果明显发现S盒，那么大概率是用了AES。但是确实有大厂魔改过S盒，不过如果发现加密算法中有明显的 字节代换(SubByte) 动作，起码也是类AES算法了。

IDA的插件findcrypt-yara可以试试

https://github.com/polymorf/findcrypt-yara

AES详细原理读读这篇文章吧, (比读我这篇强)

https://www.anquanke.com/post/id/85656

人与人之前的沟通不在于讲什么，而是对方接收到什么。