AES 和 Twofish 的區別

---

AES（高階加密標準）和 Twofish 都是對稱金鑰分組密碼，這意味著它們使用相同的金鑰進行資料加密和解密。雖然這兩種演算法具有一定的相似性，但它們也存在一些顯著的差異。

在效能方面，AES 在硬體實現方面優於 Twofish，儘管 Twofish 在軟體實現方面可能優於 AES。這是因為 Twofish 比 AES 具有更復雜的金鑰排程和更多輪數。

閱讀本文以瞭解更多關於 AES 和 Twofish 以及它們之間區別的資訊。

什麼是 AES？

AES（高階加密標準）是一種常用的對稱金鑰分組密碼技術，用於加密和解密資料。它由兩位比利時密碼學家 Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 建立，並被美國國家標準與技術研究院 (NIST) 選定為加密敏感政府資訊的標準。

該方法的第一階段是金鑰排程，其中輸入金鑰被擴充套件為多個輪金鑰，每個加密輪對應一個輪金鑰。輪數隨金鑰大小而變化，128 位金鑰需要 10 輪，192 位金鑰需要 12 輪，256 位金鑰需要 14 輪。

SubBytes、ShiftRows、MixColumns 和 AddRoundKey 是構成每一輪的四個操作。在 SubBytes 階段，輸入塊的每個位元組都被替換為 S-box 替換表中對應的位元組。此階段賦予演算法非線性，並有助於防止基本攻擊。

在 ShiftRows 步驟中，輸入塊的行根據行號按指定的位元組數進行移位。此階段確保演算法的輸出依賴於所有輸入位元組，並提供擴散。

在 MixColumns 步驟中，使用矩陣乘法修改輸入塊的每一列。此階段提供擴散，並有助於防止基於線性方程的攻擊。

在 AddRoundKey 步驟中，當前輪的輪金鑰與輸入塊進行異或運算。此步驟確保輸入塊依賴於金鑰，並導致混淆。

在最後一輪之後，獲得輸出塊，它是輸入塊的加密版本。要解密資料，需要反轉加密過程，透過以相反的順序應用每個步驟的反函式，同時使用相同的金鑰。

什麼是 Twofish？

Bruce Schneier、John Kelsey、Doug Whiting、David Wagner、Chris Hall 和 Niels Ferguson 建立了 Twofish 對稱金鑰分組密碼演算法。它是 Blowfish 密碼的後繼者，也是 AES 競賽的五位決賽選手之一。

金鑰排程是演算法的第一階段，其中輸入金鑰被分成多個子金鑰，每個加密輪對應一個子金鑰。輪數取決於塊和金鑰的大小，128 位塊和 128 位金鑰接收 16 輪，192 位塊和金鑰接收 16 或 20 輪，256 位塊和金鑰接收 16、20 或 24 輪。

替換、置換、混合和金鑰加法是每一輪的四個步驟。在替換階段，輸入塊的每個位元組都被替換為四個 8x8 S-box 中對應的位元組。S-box 提供非線性，並被選擇為能夠抵抗已知的攻擊。

在置換步驟中，輸入塊中位元組的順序根據指定的置換表進行修改。此階段提供擴散，並有助於防止簡單的攻擊。

在混合階段，輸入塊中的位元組使用混合函式進行組合，該函式使用有限域中的模乘法。此階段提供擴散，並有助於防止基於線性方程的攻擊。

在金鑰加法階段，當前輪的輪子金鑰與輸入塊進行異或運算。此步驟確保輸入塊依賴於金鑰，並導致混淆。

在最後一輪之後，獲得輸出塊，它是輸入塊的加密版本。要解密資料，需要反轉加密過程，透過以相反的順序應用每個步驟的反函式，同時使用相同的金鑰。

AES 和 Twofish 的區別

下表突出了 AES 和 Twofish 之間的主要區別 -

特徵	AES	Twofish
塊大小	128 位	128、192 或 256 位
金鑰大小	128、192 或 256 位	最多 256 位
輪數	10、12 或 14 輪	16、20 或 24 輪
金鑰排程	簡單	更復雜且速度較慢
速度	比 Twofish 快	比 AES 慢
強度	能夠抵禦已知的攻擊	能夠抵禦已知的攻擊
實施	更廣泛地實施和標準化	實施較少，並且標準化程度不高。
靈活性	固定塊大小和輪數	可變塊大小和輪數

結論

總之，Twofish 的塊大小可變，為 128、192 或 256 位，並支援最大 256 位的金鑰大小，而 AES 的塊大小固定為 128 位，並支援 128、192 或 256 位的金鑰大小。

在硬體實現中，AES 通常比 Twofish 快，而 Twofish 在軟體實現中可能更快。政府機構和企業廣泛實施了 AES，而 Twofish 則沒有得到廣泛採用。

總的來說，AES 和 Twofish 之間的選擇取決於應用程式和安全需求。這兩種密碼都非常安全，可以提供強大的加密，但其屬性的差異可能使其中一種比另一種更適合特定應用程式。