碼農二三事之加密~AES

前言:

這篇不會跟你解釋AES裡面怎麼XOR、怎麼移位，這篇我想說的是哪幾個規格以及怎麼寫。
在我的百寶箱中，使用頻率最高也最重要的莫過於加密相關，其中AES是重點之一。

程式碼:

這份程式碼裡面包括多個程式語言的AES實做，是我自己常用的百寶箱工具。
裡面的AES程式碼基本上相互驗證過，原則上都能互相正常編碼解碼(除了my_browser_js_test，能編碼，不能解碼)。

https://gitlab.com/ycfunet/my_aes_code_test

說明:

AES是對稱加密演算法，邏輯是你用一個密碼把字串加密，另一個人用同一個密碼把字串解密，密碼就是鑰匙，關鍵字叫金鑰(Key)，加密後的資料叫密文，未加密的原始字串叫明文。

AES的核心邏輯是，用固定長度的金鑰，把固定長度的明文加密成密文，反過來，固定長度的密文用固定長度的金鑰解密成明文。

因此，最基本的認知是，金鑰長度固定，明文長度也固定，咦...我使用時，沒聽說明文規定長度啊，有些AES金鑰也沒規定長度啊。

這時引出兩個AES的重點，一個叫金鑰雜湊，一個叫Padding。

因為密碼(金鑰)可能長度不一，為了讓密碼(金鑰)可以是任意長度，通常會用SHA256把密碼進行雜湊，就能取出固定長度的金鑰，而這個長度就跟使用的加密規格相關，例如AES256，就表示256 Bits，SHA也用256 Bits。

Padding翻譯叫填充，剛剛提到加密和解密時，明文必須是固定長度，不固定長度怎麼辦呢？會把明文填充固定字元，讓它長度固定。

Padding有多種填充內容，直覺想到填0，對這是一種，目前常用的是根據空白數量填數字，例如空3格就填0x03 0x03 0x03，這種目前是主流叫做PKCS7Padding。

到這裡，我們知道能用SHA256把密碼雜湊成密文，能用Padding把明文填充成固定長度，這時候會發現，固定的金鑰+固定的明文=固定的密文。

這很OK，但感覺每次的密文都一樣好像怪怪的，有沒有辦法讓它每次密文都不同？這時引出加密常見的重點，加鹽(Salt)。

所謂的加鹽，真的如字面意思，就是加料，在AES中，規範了多種模式，我們只要記得常用的2種，ECB和CBC，ECB就是上面寫的未加鹽的就稱為ECB，加鹽的模式就稱為CBC。

AES-CBC的加鹽是說，CBC規定了一個欄位，稱為IV，這個欄位就是加鹽的鹽巴，AES-CBC加密時將密鑰+IV當密鑰，一起將明文加密，解密時將密鑰+IV當密鑰，一起將密文解密。IV通常是16字元(128Bits)。

因為IV是鹽巴，通常會用亂數產生，那既然是亂數產生，解密時如何知道？

一般會把IV加在密文最前面，變成

IV(16個字)+密文

解密時，先切割出IV和密文，然後把設定IV和手上的密鑰，把密文解密成明文。

IV放密文最前面是慣例，也可以和密文一起放在兩端，傳送時只傳送密文，但既然是加鹽，通常目的是讓密文判讀性更低，放在密文最前面會讓密文每次都不一樣，減少一致性。

最後一個知識點，實作會發現，AES加密後的密文，是Bytes的Binary，這不好處理呀。

在最後要提供密文時，Binary不容易使用，通常會編碼讓它字串化，一般都用BASE64或HEX，這裡有個小小誤區，BASE64有2種，一種是一般的BASE64，但一般的BASE64會有特殊字元，在網頁傳輸時，可能因為HTTP GET不支援的字元，因此有個變形是BASE64 URLEncoding，這兩種BASE64的結果是不同的。

以上就是AES知識點，還是蠻長的，但不用管底層XOR、移位邏輯。

結論:

這次的文章放了一陣子，圖片是Claude-Code (GLM-5/GLM-4.7) 用Excalidraw MCP畫的。