AES-128加密演算法介紹
2025/08/06 08:06
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AES-128 加密演算法是一種對稱式加密技術，其全名為 Advanced Encryption Standard（先進加密標準），其中的「128」表示使用 128 位元（bit）長度的加密金鑰。以下是它的重點介紹：
🔐 AES-128 是什麼？
AES 是由美國國家標準與技術研究院（NIST）制定的對稱加密標準，用來替代早期的 DES。AES-128 是 AES 家族中最基本的一種，也最常用。
🔧 AES-128 的基本特性：
項目 說明
加密方式 對稱式（加密與解密使用相同的金鑰）
金鑰長度 128 位元（16 字節）
區塊大小 固定為 128 位元（16 字節）
加密輪數（Rounds） 10 輪（128-bit 金鑰）
安全性 至今仍無有效破解方法，適用於高安全需求系統
🔄 加密流程簡述：
AES-128 將資料區塊與金鑰結合後，經過數輪的轉換（包括置換、替代、混合、金鑰加成等操作）來達成加密目的。其主要步驟包括：
AddRoundKey（加上金鑰）
SubBytes（字節替換）
ShiftRows（列位移）
MixColumns（欄混合，除最後一輪外）
重複 10 輪處理
✅ AES-128 的優點：
速度快：適合嵌入式系統、手機、IoT 設備等。
資源需求低：比 AES-192 或 AES-256 更省資源。
安全性高：即使使用暴力破解，目前也無法在合理時間內解出。
雖然 AES-128 是一種目前公認非常安全且高效的加密演算法，但它也有一些潛在的缺點與限制，特別是在某些應用或攻擊情境下：
❗ AES-128 的缺點與限制：
缺點類型 說明
金鑰管理困難 對稱加密需要雙方共用相同的金鑰，如何安全地分發與管理金鑰是一大挑戰，尤其在 IoT 或開放網路環境中。
無法抵抗所有攻擊（如 SCA） 雖然 AES 本身數學上安全，但硬體實作時可能會遭受旁通道攻擊（Side-Channel Attack），如功耗分析、時間分析等。
固定區塊大小限制 AES 固定 128-bit 區塊大小，不像某些現代演算法（如 ChaCha20）那樣靈活，可能會對某些應用效率造成影響。
無內建金鑰更新機制 AES 本身不包含金鑰變更或協議機制，若要實現動態金鑰更新（例如 IoT 的安全需求），必須額外設計協議（如 Diffie-Hellman 搭配 hash）實作。
加密過程可被模式影響 AES 的安全性與實際運作模式（如 ECB、CBC、CTR）有關，若使用不當模式（如 ECB），會導致明文結構外洩。
量子安全性不足 雖然 AES-128 對傳統電腦安全，但在量子電腦環境下，理論上 AES-128 的安全性等同於約 64-bit（可被 Grover 演算法減半），所以長遠來看可能需升級至 AES-256。
📌 補充說明：
實作方式 ≠ 理論安全性
AES 本身數學安全，但若硬體實作、程式撰寫、記憶體管理不當，都可能成為攻擊目標。
應對方式：
使用安全協議（如 TLS）來管理金鑰。
對抗 SCA：加入 雜訊擾動、防竊聽遮罩、動態金鑰更新機制（如你之前研究的機制）。
升級至 AES-256 或探索量子安全演算法（如 post-quantum cryptography）。
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