【转】AES 进一步的研究

作者: wzw，架构组成员，原文发表在 https://blog.csdn.net/u014430366/article/details/79710571， 经同意发布到此

最近博主有 AES 加密的使用需求，遇到了一些意想不到的问题，承接之前的博文 基于 Java 加密快速入门（Base64、MD5、AES） 进一步探讨探讨 AES 加密

我个人一直拿 在线加解密工具 这个网页做在线验证，然而这个网页是不是标准的 AES 加解密我也很慌。。。

参考文献

Warn：下文是按照已阅读这些参考文献的前提条件写的

十分钟读懂 AES 加密算法

这篇介绍 AES 的译文很有意思，下文有些词汇来源于这篇译文(这篇译文到后边部分我彻底看晕了)

维基百科 AES

维基百科好像没什么说的，英文版不被墙已经暗示了很多东西，可以脑补出很多信息

知乎:AES128和AES256主要区别和安全程度是多少?他们对于机器的消耗是怎样的?两者性能如何?实际开发如何选择?

至于到底如何选择，见仁见智了，考虑到硬件升级换代、量子计算发展，128渐渐退出舞台是大势所趋，只是时间问题

AES加密算法的详细介绍与实现

这个人看起来就像是大佬 (:з」∠)

工作模式

其实指代的加密实现逻辑，似乎有 ECB、CBC、CTR、OFB、CFB，而这里面又分流加密(如OFB、CFB等)和块加密(如ECB、CBC等)，留下了没有技术的泪水，更进一步了解肯定得啃理论书籍了。

站在门外查到一点资讯： CBC 适合传输长度长的报文，是 SSL 和 IPSec 的标准。Intel 甚至在他们的芯片中量身定制了底层指令来让AES执行地更快。

填充模式

Java 默认支持的填充只有

NoPadding(其实是为了方便用户实现自定义填充逻辑)

PKCS5Padding

ISO10126Padding

填充的意义其实是因为 AES 的设计，执行加密时，需加密的对象被拆分成了很多“状态矩阵”，这个矩阵大小就是16字节。这个”状态矩阵”无法被填满时，就需要填充，以满足加密对象是16字节的倍数。填充模式则是规定，用什么、怎么样去填满”状态矩阵”。根据基本的”搜商”，搜索 AES 填充模式即可，细节博主我还没弄明白，但查到 PKCS 5这种填充模式 是 PKCS 7的子集，PKCS 5是PKCS 7 的一种特例。

Java 里想要支持非默认的填充模式、工作模式要怎么办呢？

一种是自己实现填充逻辑，这里不多提。另一种就是找别人写好的了，例如BouncyCastle这个包提供的

(下方实验环境是 8-126 的 JDK，老的 JDK 有可能需要更复杂的操作去扩展)

Security.addProvider(new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding","BC"); 
/* 承接上一篇，后续操作没什么区别  这里大致意思是用 BouncyCastle 包来实现 AES 功能，至少这样就支持 PKCS 7 填充了，别人造的轮子还真是好用括弧笑*/

秘钥

AES 是对称加密，采用相同的密钥对信息进行加密、解密。wiki 上说

AES is a variant of Rijndael which has a fixed block size of 128 bits, and a key size of 128, 192, or 256 bits.

我个人感觉是秘钥长度 就是128、192、256 位三种，我尝试用 Java (BouncyCastle 包)实现 AES 给出非 128、192、256 位的秘钥抛出这个异常似乎也是一种佐证

org.bouncycastle.jcajce.provider.symmetric.util.BaseBlockCipher$1: Key length not 128/192/256 bits.
(至于其他方式实现方法256位以内秘钥不报错很可能是其他实现方式有自己的补齐"秘钥"逻辑)

那么问题来了，秘钥的长度到底决定了什么呢？

漫画里：The number of repetitions depends on the size of the key

秘钥用于 AES 算法指定”明文”转换时的”轮数”

而”轮数”决定了 AES 算法的安全性，”轮数”越多越安全，同样也会越增加性能开销。AES 发明者们在安全性和效率之前做出权衡，然后定下了3档。

秘钥长度(位)	轮数
128	10
192	12
256	14

PS:顺带提一嘴,JDK 似乎是有秘钥长度限制的，默认限制到 128 位秘钥，老版 JDK 可能需要下载 JCE 扩展包并覆盖。够新的 JDK 会自带扩展，不过默认配置还是限制到128位秘钥。

够新的大概是这样：

应在 java.security 文件中设置新的 crypto.policy 安全属性，才能解除 128 位秘钥限制。配置文件里需要加上一行

crypto.policy=unlimited

Java 8 发行版要点说明