AES 对称加密算法

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什么是AES？

高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES），是一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。

那么为什么原来的DES会被取代呢，，原因就在于其使用56位密钥，比较容易被破解。而AES可以使用128、192、和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据，相对来说安全很多。完善的加密算法在理论上是无法破解的，除非使用穷尽法。使用穷尽法破解密钥长度在128位以上的加密数据是不现实的，仅存在理论上的可能性。统计显示，即使使用目前世界上运算速度最快的计算机，穷尽128位密钥也要花上几十亿年的时间，更不用说去破解采用256位密钥长度的AES算法了。

目前世界上还有组织在研究如何攻破AES这堵坚厚的墙，但是因为破解时间太长，AES得到保障，但是所用的时间不断缩小。随着计算机计算速度的增快，新算法的出现，AES遭到的攻击只会越来越猛烈，不会停止的。

AES现在广泛用于金融财务、在线交易、无线通信、数字存储等领域。

对称加密

AES 属于对称加密算法

简单的加密解密过程如下：

加密：明文 P —（使用 密钥 K，AES 加密函数处理）—> 密文 C

解密：密文 C —（使用 密钥 K，AES 解密函数处理）—> 明文 P

各部分介绍：
在这里插入图片描述
从上面过程简单理解对称加密，就是加密和解密过程都是用相同的密钥。

而非对称加密，则是加密和解密过程使用不同的密钥。

对比如下：
在这里插入图片描述
AES 特点
在这里插入图片描述

在密码学中，一个密钥只能加密长度等于密钥长度的数据。

为了加密更多的数据，需要对数据进行合理的分组。

分组密码工作模式则是按照不同的密码规则进行分组（用于加密和认证）。

最后一块数据长度不足密钥长度时，则需要使用合适的 填充模式 进行填充，然后加入处理。

分组过程中通常还会加入初始化向量进行随机化，以保证安全。

AES 实现

import com.alibaba.druid.util.StringUtils;
import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.*;

public class AESUtil {


    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //原文
        String content = "ASOIDFHNKasdjfbnjkasndfhqwef123412344444444444444444444444aSDFAWSD";
        //压缩为字节数组
        byte[] compress = GzipUtil.compress(content);
        //加密
        String aesendcode = AESEncode(compress);
        System.out.println(aesendcode);
        //解密
        byte[] aesdecode = AESDecode(aesendcode);
        //解压缩
        System.out.println(GzipUtil.unCompress(aesdecode));
    }


    /**
     * 二维码字符串加密
     * 1：加密算法：AES
     * 2：算法模式：CBC
     * 3：秘钥长度：128
     * 4：秘钥偏移量：0000000000000000
     * 5：补码方式：PKCS7Padding
     * 6：加密结果采用base64编码方式
     * 7：秘钥：lj0213@qwe
     */
    public static String encode(String content){
        String password = "lj0213@qwe";
        String iv = "0000000000000000";//偏移量字符串必须是16位 当模式是CBC的时候必须设置偏移量
        String algorithm = "AES";
        String algorithmProvider = "AES/CBC/PKCS7Padding";//算法/模式/补码方式
        try {
            //1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写
            KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
            //2.初始化密钥生成器
            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
            random.setSeed(password.getBytes());
            keygen.init(128,random);
            //3.产生原始对称密钥
            SecretKey original_key = keygen.generateKey();
            //4.获得原始对称密钥的字节数组
            byte[] raw = original_key.getEncoded();
            //5.根据字节数组生成AES密钥
            SecretKey key = new SecretKeySpec(raw, algorithm);
            //6.根据指定算法AES自成密码器
            Security.addProvider(new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithmProvider);
            //7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY
            IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes("utf-8"));
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key,ivParameterSpec);
            //8.获取加密内容的字节数组(这里要设置为utf-8)不然内容中如果有中文和英文混合中文就会解密为乱码
            byte[] byte_encode = content.getBytes("utf-8");
            //9.根据密码器的初始化方式--加密：将数据加密
            byte[] byte_AES = cipher.doFinal(byte_encode);
            //10.将加密后的数据转换为字符串
            //这里用Base64Encoder中会找不到包
            //解决办法：
            //在项目的Build path中先移除JRE System Library，再添加库JRE System Library，重新编译后就一切正常了。
            String AES_encode = new String(new BASE64Encoder().encode(byte_AES));
            //11.将字符串返回
            return AES_encode;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //如果有错就返加nulll
        return null;
    }

    /**
     * 解密
     * 解密过程：
     * 1.同加密1-4步
     * 2.将加密后的字符串反纺成byte[]数组
     * 3.将加密内容解密
     */
    public static String decode(String content) {
        String password = "lj0213@qwe";
        String iv = "0000000000000000";//偏移量字符串必须是16位 当模式是CBC的时候必须设置偏移量
        String algorithm = "AES";
        String algorithmProvider = "AES/CBC/PKCS7Padding";//算法/模式/补码方式
        try {
            //1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写
            KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
            //2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
            //生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组
            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
            random.setSeed(password.getBytes());
            keygen.init(128, random);
            //3.产生原始对称密钥
            SecretKey original_key = keygen.generateKey();
            //4.获得原始对称密钥的字节数组
            byte[] raw = original_key.getEncoded();
            //5.根据字节数组生成AES密钥
            SecretKey key = new SecretKeySpec(raw, algorithm);
            //6.根据指定算法AES自成密码器
            Security.addProvider(new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithmProvider);
            //7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY
            IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes("utf-8"));
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key,ivParameterSpec);
            //8.将加密并编码后的内容解码成字节数组
            byte[] byte_content = new BASE64Decoder().decodeBuffer(content);
            /*
             * 解密
             */
            byte[] byte_decode = cipher.doFinal(byte_content);
            String AES_decode = new String(byte_decode, "utf-8");
            return AES_decode;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //如果有错就返加nulll
        return null;
    }

    /**
     * 加密
     * 1.构造密钥生成器
     * 2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
     * 3.产生密钥
     * 4.创建和初始化密码器
     * 5.内容加密
     * 6.返回字符串
     */
    public static String AESEncode(byte[] content) {
        try {
            //1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写
            KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            //2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
            //生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组
            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
            random.setSeed("lj0213@qwe".getBytes());
            keygen.init(128, random);
            //3.产生原始对称密钥
            SecretKey original_key = keygen.generateKey();
            //4.获得原始对称密钥的字节数组
            byte[] raw = original_key.getEncoded();
            //5.根据字节数组生成AES密钥
            SecretKey key = new SecretKeySpec(raw, "AES");
            //6.根据指定算法AES自成密码器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");//AES/ECB/PKCS5Padding
            //7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
            //8.获取加密内容的字节数组(这里要设置为utf-8)不然内容中如果有中文和英文混合中文就会解密为乱码
            //byte[] byte_encode = content.getBytes("utf-8");
            byte[] byte_encode = content;
            //9.根据密码器的初始化方式--加密：将数据加密
            byte[] byte_AES = cipher.doFinal(byte_encode);
            //10.将加密后的数据转换为字符串
            //这里用Base64Encoder中会找不到包
            //解决办法：
            //在项目的Build path中先移除JRE System Library，再添加库JRE System Library，重新编译后就一切正常了。
            String AES_encode = new String(new BASE64Encoder().encode(byte_AES));
//            String AES_encode = Base64Util.encodeBytes(byte_AES);
            //11.将字符串返回
            return AES_encode;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //如果有错就返加nulll
        return null;
    }


    /**
     * AES加密
     *
     * @param content    待加密的内容
     * @param encryptKey 加密密钥
     * @return 加密后的byte[]
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] aesEncryptToBytes(String content, String encryptKey) throws Exception {
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        kgen.init(128, new SecureRandom(encryptKey.getBytes()));

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(kgen.generateKey().getEncoded(), "AES"));

        return cipher.doFinal(content.getBytes("utf-8"));
    }

    /**
     * 解密
     * 解密过程：
     * 1.同加密1-4步
     * 2.将加密后的字符串反纺成byte[]数组
     * 3.将加密内容解密
     * @return
     */
    public static byte[] AESDecode(String content) {
        try {
            //1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写
            KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            //2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
            //生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组
            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
            random.setSeed("lj0213@qwe".getBytes());
            keygen.init(128, random);
            //3.产生原始对称密钥
            SecretKey original_key = keygen.generateKey();
            //4.获得原始对称密钥的字节数组
            byte[] raw = original_key.getEncoded();
            //5.根据字节数组生成AES密钥
            SecretKey key = new SecretKeySpec(raw, "AES");
            //6.根据指定算法AES自成密码器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
            //7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
            //8.将加密并编码后的内容解码成字节数组
            byte[] byte_content = new BASE64Decoder().decodeBuffer(content);
            /*
             * 解密
             */
            byte[] byte_decode = cipher.doFinal(byte_content);
            //String AES_decode = new String(byte_decode, "utf-8");
            //return AES_decode;
            return byte_decode;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //如果有错就返加nulll
        return null;
    }


    /**
     * AES解密
     *
     * @param encryptBytes 待解密的byte[]
     * @param decryptKey   解密密钥
     * @return 解密后的String
     * @throws Exception
     */
    public static String aesDecryptByBytes(byte[] encryptBytes, String decryptKey) throws Exception {
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        kgen.init(128, new SecureRandom(decryptKey.getBytes()));

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(kgen.generateKey().getEncoded(), "AES"));
        byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);

        return new String(decryptBytes);
    }

    /**
     * base 64 加密
     *
     * @param bytes 待编码的byte[]
     * @return 编码后的base 64 code
     */
    public static String base64Encode(byte[] bytes) {
        return new BASE64Encoder().encode(bytes);
    }

    /**
     * base 64 解密
     *
     * @param base64Code 待解码的base 64 code
     * @return 解码后的byte[]
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] base64Decode(String base64Code) throws Exception {
        return StringUtils.isEmpty(base64Code) ? null : new BASE64Decoder().decodeBuffer(base64Code);
    }

    /**
     * 将base 64 code AES解密
     *
     * @param encryptStr 待解密的base 64 code
     * @param decryptKey 解密密钥
     * @return 解密后的string
     * @throws Exception
     */
    public static String aesDecrypt(String encryptStr, String decryptKey) throws Exception {
        return StringUtils.isEmpty(encryptStr) ? null : aesDecryptByBytes(base64Decode(encryptStr), decryptKey);
    }

    /**
     * AES加密为base 64 code
     *
     * @param content    待加密的内容
     * @param encryptKey 加密密钥
     * @return 加密后的base 64 code
     * @throws Exception
     */
    public static String aesEncrypt(String content, String encryptKey) throws Exception {
        return base64Encode(aesEncryptToBytes(content, encryptKey));
    }


}

AES 使用时bug解决

1、BUG: Cannot find any provider supporting AES/CBC/PKCS7Padding
描述：

当我们使用 AES/CBC/PKCS7Padding作为秘钥算法的时候，由于秘钥长度不够128也就是16字节就会报这个错误

解决：

  static {
        try {
            Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

本图文内容来源于网友网络收集整理提供，作为学习参考使用，版权属于原作者。
THE END
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