一. 前言
下面是一个消息传递的举例：针对信息发送者A，与信息接收者B，以及窃听者C，C有两种方式破坏安全：
1.窃取消息，作为接收方破解。
2.窃取消息，作为发送方伪造发送。
针对上述第一种情况，主要有对称加密和非对称加密两种方式保障。针对上述第二种情况，有诸多消息认证机制可以保障。
本文将重点说明对称加密。其他内容可关注公众号：智能化IT系统。
二. 密码学发展
在开始，首先阐述一下安全加密机制的两大原则：
· 不使用保密的加密算法
因为任何算法终究都将公开，不管是明是暗，此地无银三百两，意义不大。
· 不使用低强度的密码策略
因为这样比不使用密码甚至更危险。暴力破解，无处不在。
OK，那么我们就开始主题。我们先从历史上几个较为著名的加密算法开始说起。
1. 凯撒密码
原理非常简单，就是平移替换。按照字母表每一个字母向后平移N位，例如有一串明文abc，平移后变为DEF。同样是连续的。
2. 简单替换密码
原理同样简单，消息双方保存一份密码的对应表，在对应表中说明密码的对应关系，例如a对应D，b对应2，c对应G。那么abc加密后就位D2G。这个对应关系只有消息双方知道。
3. enigma
这个和主题越来越接近了。这个其实就是第二次世界大战中，德国使用的密码机算法。消息的发送方和接收方有一个密码本，上面记载每日的密码。发送方通过其进行加密，接收方通过其进行解密。
在这里，密码本，就可以理解为对称加密中的秘钥。
三. 对称加密主要模式介绍
对称加密的流程，和enigma有一定类似。我们下面从如下几方面开始介绍。
· DES加密
典型的对称加密方式。原理是把需要加密的原始数据，以8字节（64bit）进行分割，每8字节，都按照如下的方式进行16轮的加密，注意是16轮。每一轮加密，都将8字节分为前后32bit，后32bit无需任何加密，直接作为下一轮的前32bit。前32bit需要和后32bit以及本轮子秘钥的轮函数结果，做异或运算，得到结果，作为下一轮的后32bit，以此类推。
下图是一个逻辑展示，注意是两轮，看了下图应该就基本清晰了。
注意一点，每一轮的子密钥是不一样的。需要详细了解可以查一下Feistel网络结构。
· 3DES加密
和名字的理解一样，就是三轮DES处理，注意第二轮是DES解密，并且三轮的秘钥都不一样。
3DES目前任然有很多公司使用，但是效率不高，安全性也逐步出现一些问题。
· AES加密
AES是目前对称加密的一个主流的趋势，相对算法略微复杂。
AES的分组长度是128bit，16字节，也就是以16字节为单位，采用多轮Rijndeal加密和解密。
这里以一轮为案例进行说明。在每一轮，将16个字节分为四组，每一组进行平移，平移之后每一个字节与轮秘钥进行异或处理，输出加密后的16字节。
如下如所示：
四. 对称加密迭代模式介绍
至此，主要的加密方式的原理我们已经说完了。那么还有一个问题，原始消息肯定是长度不一的，DES的基本单位是16字节，AES是128字节，如果原始数据多于基本单位长度，如何迭代？下面介绍主要的迭代方式。
· ECB
每一组互不干扰。最后一组如果不够单位长度，padding填充，下面的每一种模式也是这样。
· CBC
第一个分组需要一个初始化向量，IV，与第一分组的明文进行异或，然后加密。
· CTR
如下图所示。
目前CTR和CBC两种模式使用较多。
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