Java 加密解密之对称加密算法AES

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Java 加密解密之对称加密算法AES

密码学中的高级加密 标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。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。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院 （NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。该算法为比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen所设计，结合两位作者的名字，以Rijndael之命名之，投稿高级加密标准的甄选流程。（Rijdael的发音近于 "Rhinedoll"。）
AES是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准。
AES的基本要求 是，采用对称分组密码体制，密钥长度的最少支持为128、192、256，分组长度128位，算法应易于各种硬件和软件实现。1998年NIST开始 AES第一轮分析、测试和征集，共产生了15个候选算法。1999年3月完成了第二轮AES2的分析、测试。2000年10月2日美国政府正式宣布选中比 利时密码学家Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 提出的一种密码算法RIJNDAEL 作为 AES. 　　在应用方面，尽管DES在安全上是脆弱的，但由于快速DES芯片的大量生产，使得DES仍能暂时继续使用，为提高安全强度，通常使用独立密钥的三级 DES。但是DES迟早要被AES代替。流密码体制较之分组密码在理论上成熟且安全，但未被列入下一代加密标准。 　　

AES加密数据块和密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个。
AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下：
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。

JDK对DESede算法的支持

密钥长度：128位
工作模式：ECB/CBC/PCBC/CTR/CTS/CFB/CFB8 to CFB128/OFB/OBF8 to OFB128
填充方式：Nopadding/PKCS5Padding/ISO10126Padding/

工作模式和填充方式请参考： JAVA加密解密基础
十六进制工具类Hex.java，见：java byte数组与十六进制字符串互转

AES加密解密的java实现：
AESCoder.java
Java代码：

import java.security.Key;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import javax.crypto.SecretKey;

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

/**

* AES Coder<br/>

* secret key length:   128bit, default:    128 bit<br/>

* mode:    ECB/CBC/PCBC/CTR/CTS/CFB/CFB8 to CFB128/OFB/OBF8 to OFB128<br/>

* padding: Nopadding/PKCS5Padding/ISO10126Padding/

* @author Aub

*

*/

publicclass AESCoder {

/**

* 密钥算法

*/

privatestaticfinal String KEY_ALGORITHM = "AES";

privatestaticfinal String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";

/**

* 初始化密钥

*

* @return byte[] 密钥

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] initSecretKey() {

//返回生成指定算法的秘密密钥的 KeyGenerator 对象

KeyGenerator kg = null;

try {

kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

} catch (NoSuchAlgorithmException e) {

e.printStackTrace();

returnnewbyte[0];

}

//初始化此密钥生成器，使其具有确定的密钥大小

//AES 要求密钥长度为 128

kg.init(128);

//生成一个密钥

SecretKey  secretKey = kg.generateKey();

return secretKey.getEncoded();

}

/**

* 转换密钥

*

* @param key   二进制密钥

* @return 密钥

*/

privatestatic Key toKey(byte[] key){

//生成密钥

returnnew SecretKeySpec(key, KEY_ALGORITHM);

}

/**

* 加密

*

* @param data  待加密数据

* @param key   密钥

* @return byte[]   加密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] encrypt(byte[] data,Key key) throws Exception{

return encrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);

}

/**

* 加密

*

* @param data  待加密数据

* @param key   二进制密钥

* @return byte[]   加密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{

return encrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);

}

/**

* 加密

*

* @param data  待加密数据

* @param key   二进制密钥

* @param cipherAlgorithm   加密算法/工作模式/填充方式

* @return byte[]   加密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] encrypt(byte[] data,byte[] key,String cipherAlgorithm) throws Exception{

//还原密钥

Key k = toKey(key);

return encrypt(data, k, cipherAlgorithm);

}

/**

* 加密

*

* @param data  待加密数据

* @param key   密钥

* @param cipherAlgorithm   加密算法/工作模式/填充方式

* @return byte[]   加密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] encrypt(byte[] data,Key key,String cipherAlgorithm) throws Exception{

//实例化

Cipher cipher = Cipher.getInstance(cipherAlgorithm);

//使用密钥初始化，设置为加密模式

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);

//执行操作

return cipher.doFinal(data);

}

/**

* 解密

*

* @param data  待解密数据

* @param key   二进制密钥

* @return byte[]   解密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{

return decrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);

}

/**

* 解密

*

* @param data  待解密数据

* @param key   密钥

* @return byte[]   解密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] decrypt(byte[] data,Key key) throws Exception{

return decrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);

}

/**

* 解密

*

* @param data  待解密数据

* @param key   二进制密钥

* @param cipherAlgorithm   加密算法/工作模式/填充方式

* @return byte[]   解密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] decrypt(byte[] data,byte[] key,String cipherAlgorithm) throws Exception{

//还原密钥

Key k = toKey(key);

return decrypt(data, k, cipherAlgorithm);

}

/**

* 解密

*

* @param data  待解密数据

* @param key   密钥

* @param cipherAlgorithm   加密算法/工作模式/填充方式

* @return byte[]   解密数据

* @throws Exception

*/

publicstaticbyte[] decrypt(byte[] data,Key key,String cipherAlgorithm) throws Exception{

//实例化

Cipher cipher = Cipher.getInstance(cipherAlgorithm);

//使用密钥初始化，设置为解密模式

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);

//执行操作

return cipher.doFinal(data);

}

privatestatic String  showByteArray(byte[] data){

if(null == data){

returnnull;

}

StringBuilder sb = new StringBuilder("{");

for(byte b:data){

sb.append(b).append(",");

}

sb.deleteCharAt(sb.length()-1);

sb.append("}");

return sb.toString();

}

publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {

byte[] key = initSecretKey();

System.out.println("key："+showByteArray(key));

Key k = toKey(key);

String data ="AES数据";

System.out.println("加密前数据: string:"+data);

System.out.println("加密前数据: byte[]:"+showByteArray(data.getBytes()));

System.out.println();

byte[] encryptData = encrypt(data.getBytes(), k);

System.out.println("加密后数据: byte[]:"+showByteArray(encryptData));

System.out.println("加密后数据: hexStr:"+Hex.encodeHexStr(encryptData));

System.out.println();

byte[] decryptData = decrypt(encryptData, k);

System.out.println("解密后数据: byte[]:"+showByteArray(decryptData));

System.out.println("解密后数据: string:"+new String(decryptData));

}

}

参考《java加密与解密的艺术》