AES算法简介
AES是一种对称加密算法,或称分组对称加密算法。 是Advanced Encryption Standard高级加密标准,简称AES
AES的基本要求是,采用对称分组密码体制。分组密码算法通常由扩展算法和加密(解密)算法两部分组成
AES加密数据块分组长度必须为128比特(bit位),密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个(如果数据块及密钥长度不足时,会补齐)。
128位数据块,16byte字节的数据为一组,192位,24字节数据为一组。256位,32字节数据为一组
AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下(大概知道步骤就好吧,不想太深入研究):
1、密钥扩展(KeyExpansion),2、初始轮(Initial Round),3、重复轮(Rounds),
每一轮又包括:SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey,4、最终轮(Final Round),最终轮没有MixColumns。
AES加密算法有多种加密模式:
1.电码本模式(Electronic Codebook Book (ECB));2.密码分组链接模式(Cipher Block Chaining (CBC));
3.计算器模式(Counter (CTR));4.密码反馈模式(Cipher FeedBack (CFB));5.输出反馈模式(Output FeedBack (OFB))。
ECB:将明文分成若干段相同的小段,然后对每一小段进行加密。
参考链接:
AES加密明文数据的5种填充模式
这些都属于字节填充
PKCS7Padding(PKCS#7),PKCS5Padding(PKCS#5),Zero padding,ISO 10126 , ANSI X.923
例如,现在数据128位数据块方式进行加密,即16字节数据,,,现在有字符串String encryptedStr = "012345678912"
note:由于utf-8下汉字字节长度是可变的,所以直接使用英文或数字字符串举例。
上面数据的字符串长度为12字节,还需要补充4字节数据。
ANSIX923是最后一个字节数据为所缺字节的数进行填充,其余填0。上面需要补充4字节数据,所以最后一字节填4,其余3字节都填0
ISO10126则是最后一字节填4,剩余的都填0,
PKCS#7 是在填充字节上都填相同的数据,上面数据缺少4字节,所以所有字节上都填4
如果缺少10字节,则在补充的10字节数据上都填a
ANSI X.923:... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD (00 00 00 04)|【除了最后字节,其他填0】
ISO 10126:.... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD (81 A6 23 04)|【除了最后字节,其他随机】
PKCS7(Rfc3852) | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD (04 04 04 04)
模式说明:(不完整)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/NoPadding 16 不支持AES/CBC/PKCS5Padding 32 16AES/CBC/ISO10126Padding 32 16AES/CFB/NoPadding 16 原始数据长度AES/CFB/PKCS5Padding 32 16AES/CFB/ISO10126Padding 32 16AES/ECB/NoPadding 16 不支持AES/ECB/PKCS5Padding 32 16AES/ECB/ISO10126Padding 32 16AES/OFB/NoPadding 16 原始数据长度AES/OFB/PKCS5Padding 32 16AES/OFB/ISO10126Padding 32 16AES/PCBC/NoPadding 16 不支持AES/PCBC/PKCS5Padding 32 16AES/PCBC/ISO10126Padding 32 16
AES-128-CBC加密解密算法
这个是使用AES加密算法的CBC模式,使用128位数据块为一组进行加密解密,
即16字节明文,对应16字节密文,,明文加密时,如果数据不够16字节,则会将数据补全剩余字节
- 若最后剩余的明文不够16字节,需要进行填充,通常采用PKCS7进行填充。比如最后缺3个字节,则填充3个字节的0x03;若最后缺10个字节,则填充10个字节的0x0a;
- 若明文正好是16个字节的整数倍,最后要再加入一个16字节0x10的组再进行加密
加密时需要的参数
1、传入要加密的明文2、传入一个16字节的key3、传入一个16字节的初始偏移向量IV用初始向量和密钥加密第一组数据,然后把第一组数据加密后的密文重新赋值给IV,然后进行第二组加密,循环进行直到结束
解密时需要参数
1、带解密的密文2、加密解密的key一致3、跟加密时传递IV参数一致
AES加密解密类
需要额外的jar包bcprov-jdk16-1.46-sources.jar
可添加依赖
org.bouncycastle bcprov-jdk16 1.46
AES.java
import java.security.AlgorithmParameters;import java.security.InvalidKeyException;import java.security.Key;import java.security.NoSuchProviderException;import java.security.Security;import javax.crypto.Cipher;import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;public class AES { //加密方式 public static String KEY_ALGORITHM = "AES"; //数据填充方式 String algorithmStr = "AES/CBC/PKCS7Padding"; //避免重复new生成多个BouncyCastleProvider对象,因为GC回收不了,会造成内存溢出 //只在第一次调用decrypt()方法时才new 对象 public static boolean initialized = false; /** * * @param originalContent * @param encryptKey * @param ivByte * @return */ public byte[] encrypt(byte[] originalContent, byte[] encryptKey, byte[] ivByte) { initialize(); try { Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding"); SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(encryptKey, "AES"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, new IvParameterSpec(ivByte)); byte[] encrypted = cipher.doFinal(originalContent); return encrypted; } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } } /** * AES解密 * 填充模式AES/CBC/PKCS7Padding * 解密模式128 * @param content * 目标密文 * @return * @throws Exception * @throws InvalidKeyException * @throws NoSuchProviderException */ public byte[] decrypt(byte[] content, byte[] aesKey, byte[] ivByte) { initialize(); try { Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding"); Key sKeySpec = new SecretKeySpec(aesKey, "AES"); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sKeySpec, generateIV(ivByte));// 初始化 byte[] result = cipher.doFinal(content); return result; } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } } /**BouncyCastle作为安全提供,防止我们加密解密时候因为jdk内置的不支持改模式运行报错。**/ public static void initialize() { if (initialized) return; Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); initialized = true; } // 生成iv public static AlgorithmParameters generateIV(byte[] iv) throws Exception { AlgorithmParameters params = AlgorithmParameters.getInstance("AES"); params.init(new IvParameterSpec(iv)); return params; }}
另一种加密算法DES
DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。
其中Key为7个字节共56位,是DES算法的工作密钥;
Data为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;
Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。