对称加密算法-AES算法（高级数据加密标准）
一、简述
DES的不安全性以及DESede算法的低效，催生了这个AES算法（advanced Encryption Standard）。这个算法比DES要快，安全性高。密钥建立时间段、灵敏性好、内存需求低。在各个领域应用广泛。目前，AES通常用于移动通信系统以及一些软件的安全外壳。还有一些无线路由器中也是用AES算法构建加密协议
二、AES算法的概要说明
算法 密钥长度 密钥长度默认值 工作模式 填充方式 备注
AES 128/192/256 128 ECB/CBC/PCBC/CTR/CTS/CFB/CFB8至CFB128/OFB/OFB8至OFB128 NoPadding/PKCS5Padding/ISO10126Padding java6实现。如果使用256位的密钥，需要无政策限制文件（Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files ）
AES 128/192/256 128 ECB/CBC/PCBC/CTR/CTS/CFB/CFB8至CFB128/OFB/OFB8至OFB128 PKCS7Padding/ZeroBytePadding Bouncy Castle实现
三、AES算法的java6实现代码
package com.ca.test;
import java.security.Key;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
/**
* AES对称加密算法，java6实现，bouncycastle也支持AES对称加密算法
* 我们可以以AES算法实现为参考，完成RC2，RC4和Blowfish算法的实现
* @author kongqz
* */
public class AESCoder {
/**
* 密钥算法
* java6支持56位密钥，bouncycastle支持64位
* */
public static final String KEY_ALGORITHM="AES";
/**
* 加密/解密算法/工作模式/填充方式
*
* JAVA6 支持PKCS5PADDING填充方式
* Bouncy castle支持PKCS7Padding填充方式
* */
public static final String CIPHER_ALGORITHM="AES/ECB/PKCS5Padding";
/**
*
* 生成密钥，java6只支持56位密钥，bouncycastle支持64位密钥
* @return byte[] 二进制密钥
* */
public static byte[] initkey() throws Exception{
//实例化密钥生成器
KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//初始化密钥生成器，AES要求密钥长度为128位、192位、256位
kg.init(256);
//生成密钥
SecretKey secretKey=kg.generateKey();
//获取二进制密钥编码形式
return secretKey.getEncoded();
}
/**
* 转换密钥
* @param key 二进制密钥
* @return Key 密钥
* */
public static Key toKey(byte[] key) throws Exception{
//实例化DES密钥
//生成密钥
SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,KEY_ALGORITHM);
return secretKey;
}
/**
* 加密数据
* @param data 待加密数据
* @param key 密钥
* @return byte[] 加密后的数据
* */
public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
//还原密钥
Key k=toKey(key);
/**
* 实例化
* 使用 PKCS7PADDING 填充方式，按如下方式实现,就是调用bouncycastle组件实现
* Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM,"BC")
*/
Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
//初始化，设置为加密模式
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
//执行操作
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 解密数据
* @param data 待解密数据
* @param key 密钥
* @return byte[] 解密后的数据
* */
public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
//欢迎密钥
Key k =toKey(key);
/**
* 实例化
* 使用 PKCS7PADDING 填充方式，按如下方式实现,就是调用bouncycastle组件实现
* Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM,"BC")
*/
Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
//初始化，设置为解密模式
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
//执行操作
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
String str="AES";
System.out.println("原文："+str);
//初始化密钥
byte[] key=AESCoder.initkey();
System.out.println("密钥："+Base64.encodeBase64String(key));
//加密数据
byte[] data=AESCoder.encrypt(str.getBytes(), key);
System.out.println("加密后："+Base64.encodeBase64String(data));
//解密数据
data=AESCoder.decrypt(data, key);
System.out.println("解密后："+new String(data));
}
}
控制台输出结果：
原文：AES
密钥：PZ2cqR0GgybDSHtJqlrM59A5f2wLBapFTjidt1AADJg=
加密后：UVtlIlbQIufti69QYGyYMw==
解密后：AES
java实现HEX
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算法
* @author biezhi
*
*/
public class AESCoder {
/**
* 密钥算法
*/
private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";
/**
* 初始化密钥
*
* @return byte[] 密钥
* @throws Exception
*/
public static byte[] 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();
return new byte[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
*/
private static Key toKey(byte[] key){
//生成密钥
return new 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
*/
public static byte[] 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
*/
public static byte[] 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
*/
public static byte[] 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
*/
public static byte[] 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
*/
public static byte[] 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
*/
public static byte[] 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
*/
public static byte[] 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
*/
public static byte[] 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);
}
private static String showByteArray(byte[] data){
if(null == data){
return null;
}
StringBuilder sb = new StringBuilder("{");
for(byte b:data){
sb.append(b).append(",");
}
sb.deleteCharAt(sb.length()-1);
sb.append("}");
return sb.toString();
}
public static void 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));
}
}
控制台输出结果：
key：{83,-38,-9,117,13,91,-120,1,-29,92,84,103,-127,3,123,34}
加密前数据: string:AES数据
加密前数据: byte[]:{65,69,83,-26,-107,-80,-26,-115,-82}
加密后数据: byte[]:{-26,-37,-4,96,16,42,-50,-31,41,127,-4,107,102,-31,-2,106}
加密后数据: hexStr:e6dbfc60102acee1297ffc6b66e1fe6a
解密后数据: byte[]:{65,69,83,-26,-107,-80,-26,-115,-82}
解密后数据: string:AES数据
四、AES算法总结
1、看了半天，结合上次的DES以及DESede算法其实都是可以使用上述算法实现的，只不过我们换个算法的名称就行了。同时注意区分支持的工作模式和填充模式
2、我们可以参考AES算法的实现，完成RC2、RC4和Blowfish等算法的实现
3、那个无政策限制权限文件记得从以前的博文中找下，就是到美国的官方网站下载文件覆盖到本地的jdk对应文件夹就行了。算法涉及出口也得做限制，地方保护主义的国际体现