• AES学习小结


    AES是基于数据块的加密方式,即每次处理的数据是一块(16字节),当数据不是16字节的倍数时填充,这就是所谓的分组密码(区别于基于比特位的流密码),16字节是分组长度。


    AES支持五种模式:CBC,CFB,ECB,OFB,PCBC,
    jce中实现了三种补码方式:NoPadding,PKCS5Padding,ISO10126Padding;不支持SSL3Padding,不支持“NONE”模式。
    ECB:是一种基础的加密方式,密文被分割成分组长度相等的块(不足补齐),然后单独一个个加密,一个个输出组成密文。
    CBC:是一种循环模式,前一个分组的密文和当前分组的明文异或操作后再加密,这样做的目的是增强破解难度。
    CFB/OFB实际上是一种反馈模式,目的也是增强破解的难度。

    ECB和CBC的加密结果是不一样的,两者的模式不同,而且CBC会在第一个密码块运算时加入一个初始化向量。


    算法/模式/填充16字节加密后数据长度 不满16字节加密后长度
    AES/CBC/NoPadding16 不支持
    AES/CBC/PKCS5Padding32 16
    AES/CBC/ISO10126Padding32 16
    AES/CFB/NoPadding16 原始数据长度
    AES/CFB/PKCS5Padding32 16
    AES/CFB/ISO10126Padding32 16
    AES/ECB/NoPadding16 不支持
    AES/ECB/PKCS5Padding32 16
    AES/ECB/ISO10126Padding32 16
    AES/OFB/NoPadding16 原始数据长度
    AES/OFB/PKCS5Padding32 16
    AES/OFB/ISO10126Padding32 16
    AES/PCBC/NoPadding16 不支持
    AES/PCBC/PKCS5Padding32 16
    AES/PCBC/ISO10126Padding32 16

    AES-128-CBC方式与AES-128方式不同的地方:
    AES-128-CBC可以自己定义“密钥”和“偏移量“,AES-128是jdk自动生成的“密钥”,所以AES-128-CBC更灵活。

    代码实例:

    package com.client;
    
    import sun.misc.BASE64Decoder;
    import sun.misc.BASE64Encoder;
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    
    /**AES 是一种可逆加密算法,对用户的敏感信息加密处理
    * 对原始数据进行AES加密后,在进行Base64编码转化;
    */
    public class AesCBC {
        /*
        * 加密用的Key 可以用26个字母和数字组成
        * 此处使用AES-128-CBC加密模式,key需要为16位。
        */
        private static String sKey = "sklhdflsjfsdgdeg";
        private static String ivParameter = "cfbsdfgsdfxccvd1";
        private static AesCBC instance = null;
    
        private AesCBC() {
        }
    
        public static AesCBC getInstance() {
            if (instance == null) {
                instance = new AesCBC();
            }
            return instance;
        }
    
    
        // 加密
        public String encrypt(String sSrc, String encodingFormat, String sKey,
            String ivParameter) throws Exception {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
            byte[] raw = sKey.getBytes();
            SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
            IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivParameter.getBytes()); //使用CBC模式,需要一个向量iv,可增加加密算法的强度
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);
            byte[] encrypted = cipher.doFinal(sSrc.getBytes(encodingFormat));
            return new BASE64Encoder().encode(encrypted); //此处使用BASE64做转码。
        }
    
    
        // 解密
        public String decrypt(String sSrc, String encodingFormat, String sKey,
            String ivParameter) throws Exception {
            try {
                byte[] raw = sKey.getBytes("ASCII");
                SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
                Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
                IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivParameter.getBytes());
                cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);
                byte[] encrypted1 = new BASE64Decoder().decodeBuffer(sSrc); //先用base64解密
                byte[] original = cipher.doFinal(encrypted1);
                String originalString = new String(original, encodingFormat);
                return originalString;
            } catch (Exception ex) {
                return null;
            }
        }
    
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            // 需要加密的字串
            String cSrc = "我来自中国";
            System.out.println(cSrc);
    
            // 加密
            long lStart = System.currentTimeMillis();
            String enString = AesCBC.getInstance()
                                    .encrypt(cSrc, "utf-8", sKey, ivParameter);
            System.out.println("加密后的字串是:" + enString);
            long lUseTime = System.currentTimeMillis() - lStart;
            System.out.println("加密耗时:" + lUseTime + "毫秒");
            // 解密
            lStart = System.currentTimeMillis();
            String DeString = AesCBC.getInstance()
                                    .decrypt(enString, "utf-8", sKey, ivParameter);
            System.out.println("解密后的字串是:" + DeString);
            lUseTime = System.currentTimeMillis() - lStart;
            System.out.println("解密耗时:" + lUseTime + "毫秒");
        }
    }
    


    使用AES-CBC-PKCS7Padding 加解密字符串
    java 不支持PKCS7Padding,只支持PKCS5Padding 但是PKCS7Padding 和 PKCS5Padding 没有什么区别,PKCS5Padding的blocksize为8字节,而PKCS7Padding的blocksize可以为1到255字节。
    要实现在java端用PKCS7Padding填充,需要用到bouncycastle组件来实现。

    bcprov-jdk16-146.jar

    加密代码如下:

    /**
     *
     * @author ngh
     * AES128 算法
     *
     * CBC 模式
     *
     * PKCS7Padding 填充模式
     *
     * CBC模式需要添加一个参数iv
     *
     * 介于java 不支持PKCS7Padding,只支持PKCS5Padding 但是PKCS7Padding 和 PKCS5Padding 没有什么区别
     * 要实现在java端用PKCS7Padding填充,需要用到bouncycastle组件来实现
     */
    public class AES {
        // 算法名称
        final String KEY_ALGORITHM = "AES";
    
        // 加解密算法/模式/填充方式
        final String algorithmStr = "AES/CBC/PKCS7Padding";
        //
        private Key key;
        private Cipher cipher;
        boolean isInited = false;
        byte[] iv = {
                0x30, 0x31, 0x30, 0x32, 0x30, 0x33, 0x30, 0x34, 0x30, 0x35, 0x30,
                0x36, 0x30, 0x37, 0x30, 0x38
            };
    
        public void init(byte[] keyBytes) {
            // 如果密钥不足16位,那么就补足.  这个if 中的内容很重要
            int base = 16;
            if ((keyBytes.length % base) != 0) {
                int groups = (keyBytes.length / base) +
                    (((keyBytes.length % base) != 0) ? 1 : 0);
                byte[] temp = new byte[groups * base];
                Arrays.fill(temp, (byte) 0);
                System.arraycopy(keyBytes, 0, temp, 0, keyBytes.length);
                keyBytes = temp;
            }
    
            // 初始化
            Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
            // 转化成JAVA的密钥格式
            key = new SecretKeySpec(keyBytes, KEY_ALGORITHM);
            try {
                // 初始化cipher
                cipher = Cipher.getInstance(algorithmStr, "BC");
            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } catch (NoSuchPaddingException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } catch (NoSuchProviderException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        /**
         * 加密方法
         *
         * @param content
         *            要加密的字符串
         * @param keyBytes
         *            加密密钥
         * @return
         */
        public byte[] encrypt(byte[] content, byte[] keyBytes) {
            byte[] encryptedText = null;
            init(keyBytes);
            System.out.println("IV:" + new String(iv));
            try {
                cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, new IvParameterSpec(iv));
                encryptedText = cipher.doFinal(content);
            } catch (Exception e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            return encryptedText;
        }
    
        /**
         * 解密方法
         *
         * @param encryptedData
         *            要解密的字符串
         * @param keyBytes
         *            解密密钥
         * @return
         */
        public byte[] decrypt(byte[] encryptedData, byte[] keyBytes) {
            byte[] encryptedText = null;
            init(keyBytes);
            System.out.println("IV:" + new String(iv));
            try {
                cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, new IvParameterSpec(iv));
                encryptedText = cipher.doFinal(encryptedData);
            } catch (Exception e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            return encryptedText;
        }
    }
    

    测试代码如下:

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            AES aes = new AES();
            //   加解密 密钥
            byte[] keybytes = { 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38 };
            String content = "1";
            // 加密字符串
            System.out.println("加密前的:" + content);
            System.out.println("加密密钥:" + new String(keybytes));
            // 加密方法
            byte[] enc = aes.encrypt(content.getBytes(), keybytes);
            System.out.println("加密后的内容:" + new String(Hex.encode(enc)));
            // 解密方法
            byte[] dec = aes.decrypt(enc, keybytes);
            System.out.println("解密后的内容:" + new String(dec));
        }
    }
    


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