AES加密算法及MAC生成
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简介：
本文章介绍AES（Advanced Encryption Standard）高级加密标准及其在数据保护中的应用，并讲解如何使用它来生成消息认证码(MAC)以确保信息完整性和真实性。
**AES加密算法**
AES（Advanced Encryption Standard），即“高级加密标准”，是一种广泛应用的对称加密方法，由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen设计。2001年，美国国家标准与技术研究院(NIST)将其采纳为联邦信息处理标准FIPS PUB 197，并取代了之前的DES（Data Encryption Standard）算法。
AES的核心在于基于替换和置换的块加密原则，它使用固定大小的128位（即16字节）数据进行加密解密操作。该算法支持三种不同的密钥长度：128位、192位以及256位。其加密流程包括四个主要步骤：字节代换、行移位、列混淆和轮密钥加，这些复杂的组合使得AES具备了极高的安全性和复杂性。
**MAC生成**
消息认证码（Message Authentication Code, MAC）是一种用于验证数据完整性的机制，它通过一个共享的密钥与哈希函数共同作用产生固定长度的摘要。不同于普通的哈希算法，MAC需要使用特定的密钥进行计算和检验，因此只有掌握正确密钥的人才能生成并检查MAC的有效性。
常见的MAC技术包括HMAC（基于哈希的消息认证码）以及CMAC（基于块密码的消息认证码）。在AES的应用场景下，通常会采用CMAC来创建MAC值。具体而言，通过使用一个特定的密钥和AES算法对消息进行处理后生成固定长度的MAC值，并与加密后的数据一同发送给接收方。接收者利用同样的密钥重新计算并比对MAC值以确保消息未被篡改。
**AES与MAC结合**
在实际应用中，通常采用AES来保护数据机密性而使用MAC保证其完整性。具体操作为：首先用AES算法加密原始信息，然后根据相同的密钥生成对应的MAC码，并将这两部分一并发送给接收方。接收到的消息先由解密过程还原成明文状态，再利用先前的共享秘钥验证MAC值的一致性从而确保数据在传输过程中未被任何未经授权的操作所篡改。
**样例**
示例中可能包含了具体的AES加密和生成MAC的方法或代码片段，涵盖以下内容：
1. 密钥创建：如何生成用于AES及MAC操作的安全密钥；
2. 数据预处理：将原始信息转换为适合进行AES加密的格式；
3. AES执行过程：详细步骤说明了数据是如何被该算法所保护的；
4. MAC计算方式：展示利用AES算法实现CMAC的具体方法。
5. 验证流程：接收方如何通过相同的密钥来确认MAC值的有效性。
通过对这些示例的学习，开发者可以更好地掌握和应用AES加密及MAC生成技术，进而提升系统的安全性。
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