Java實(shí)現(xiàn)AES加密算法的簡單示例分享
高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(英語:Advanced Encryption Standard,縮寫:AES),在密碼學(xué)中又稱Rijndael加密法,是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用來替代原先的DES,已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。
大多數(shù)AES計(jì)算是在一個(gè)特別的有限域完成的。
AES加密過程是在一個(gè)4×4的字節(jié)矩陣上運(yùn)作,這個(gè)矩陣又稱為“狀態(tài)(state)”,其初值就是一個(gè)明文區(qū)塊(矩陣中一個(gè)元素大小就是明文區(qū)塊中的一個(gè)Byte)。(Rijndael加密法因支持更大的區(qū)塊,其矩陣行數(shù)可視情況增加)加密時(shí),各輪AES加密循環(huán)(除最后一輪外)均包含4個(gè)步驟:
- AddRoundKey — 矩陣中的每一個(gè)字節(jié)都與該次輪秘鑰(round key)做XOR運(yùn)算;每個(gè)子密鑰由密鑰生成方案產(chǎn)生。
- SubBytes — 通過個(gè)非線性的替換函數(shù),用查找表的方式把每個(gè)字節(jié)替換成對(duì)應(yīng)的字節(jié)。
- ShiftRows — 將矩陣中的每個(gè)橫列進(jìn)行循環(huán)式移位。
- MixColumns — 為了充分混合矩陣中各個(gè)直行的操作。這個(gè)步驟使用線性轉(zhuǎn)換來混合每列的四個(gè)字節(jié)。
最后一個(gè)加密循環(huán)中省略MixColumns步驟,而以另一個(gè)AddRoundKey取代。
Java基本實(shí)現(xiàn):
package com.stone.security;
import java.util.Arrays;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
/**
* AES 算法 對(duì)稱加密,密碼學(xué)中的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) 2005年成為有效標(biāo)準(zhǔn)
*/
public class AES {
static Cipher cipher;
static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
static final String CIPHER_ALGORITHM_ECB = "AES/ECB/PKCS5Padding";
static final String CIPHER_ALGORITHM_CBC = "AES/CBC/PKCS5Padding";
/**
* AES/CBC/NoPadding 要求
* 密鑰必須是16位的;Initialization vector (IV) 必須是16位
* 待加密內(nèi)容的長度必須是16的倍數(shù),如果不是16的倍數(shù),就會(huì)出如下異常:
* javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Input length not multiple of 16 bytes
*
* 由于固定了位數(shù),所以對(duì)于被加密數(shù)據(jù)有中文的, 加、解密不完整
*
* 可 以看到,在原始數(shù)據(jù)長度為16的整數(shù)n倍時(shí),假如原始數(shù)據(jù)長度等于16*n,則使用NoPadding時(shí)加密后數(shù)據(jù)長度等于16*n,
* 其它情況下加密數(shù)據(jù)長 度等于16*(n+1)。在不足16的整數(shù)倍的情況下,假如原始數(shù)據(jù)長度等于16*n+m[其中m小于16],
* 除了NoPadding填充之外的任何方 式,加密數(shù)據(jù)長度都等于16*(n+1).
*/
static final String CIPHER_ALGORITHM_CBC_NoPadding = "AES/CBC/NoPadding";
static SecretKey secretKey;
public static void main(String[] args) throws Exception {
method1("a*jal)k32J8czx囙國為國寬");
method2("a*jal)k32J8czx囙國為國寬");
method3("a*jal)k32J8czx囙國為國寬");
method4("123456781234囙為國寬");// length = 16
method4("12345678abcdefgh");// length = 16
}
/**
* 使用AES 算法 加密,默認(rèn)模式 AES/ECB
*/
static void method1(String str) throws Exception {
cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//KeyGenerator 生成aes算法密鑰
secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey();
System.out.println("密鑰的長度為:" + secretKey.getEncoded().length);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//使用加密模式初始化 密鑰
byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按單部分操作加密或解密數(shù)據(jù),或者結(jié)束一個(gè)多部分操作。
System.out.println("method1-加密:" + Arrays.toString(encrypt));
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//使用解密模式初始化 密鑰
byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt);
System.out.println("method1-解密后:" + new String(decrypt));
}
/**
* 使用AES 算法 加密,默認(rèn)模式 AES/ECB/PKCS5Padding
*/
static void method2(String str) throws Exception {
cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_ECB);
//KeyGenerator 生成aes算法密鑰
secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey();
System.out.println("密鑰的長度為:" + secretKey.getEncoded().length);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//使用加密模式初始化 密鑰
byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按單部分操作加密或解密數(shù)據(jù),或者結(jié)束一個(gè)多部分操作。
System.out.println("method2-加密:" + Arrays.toString(encrypt));
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//使用解密模式初始化 密鑰
byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt);
System.out.println("method2-解密后:" + new String(decrypt));
}
static byte[] getIV() {
String iv = "1234567812345678"; //IV length: must be 16 bytes long
return iv.getBytes();
}
/**
* 使用AES 算法 加密,默認(rèn)模式 AES/CBC/PKCS5Padding
*/
static void method3(String str) throws Exception {
cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_CBC);
//KeyGenerator 生成aes算法密鑰
secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey();
System.out.println("密鑰的長度為:" + secretKey.getEncoded().length);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用加密模式初始化 密鑰
byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按單部分操作加密或解密數(shù)據(jù),或者結(jié)束一個(gè)多部分操作。
System.out.println("method3-加密:" + Arrays.toString(encrypt));
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用解密模式初始化 密鑰
byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt);
System.out.println("method3-解密后:" + new String(decrypt));
}
/**
* 使用AES 算法 加密,默認(rèn)模式 AES/CBC/NoPadding 參見上面對(duì)于這種mode的數(shù)據(jù)限制
*/
static void method4(String str) throws Exception {
cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_CBC_NoPadding);
//KeyGenerator 生成aes算法密鑰
secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey();
System.out.println("密鑰的長度為:" + secretKey.getEncoded().length);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用加密模式初始化 密鑰
byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes(), 0, str.length()); //按單部分操作加密或解密數(shù)據(jù),或者結(jié)束一個(gè)多部分操作。
System.out.println("method4-加密:" + Arrays.toString(encrypt));
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用解密模式初始化 密鑰
byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt);
System.out.println("method4-解密后:" + new String(decrypt));
}
}
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