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Java实现AES加密算法的简单示例分享

2019年07月22日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

高级加密标准（英语：advanced encryption standard，缩写：aes），在密码学中又称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。
大多数aes计算是在一个特别的有限域完成的。
aes加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“状态（state）”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个byte）。（rijndael加密法因支持更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，各轮aes加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：

  • addroundkey — 矩阵中的每一个字节都与该次轮秘钥（round key）做xor运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。
  • subbytes — 通过个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。
  • shiftrows — 将矩阵中的每个横列进行循环式移位。
  • mixcolumns — 为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。

最后一个加密循环中省略mixcolumns步骤，而以另一个addroundkey取代。

java基本实现：

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 对称加密，密码学中的高级加密标准 2005年成为有效标准 
 */ 
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 
 * 密钥必须是16位的；initialization vector (iv) 必须是16位 
 * 待加密内容的长度必须是16的倍数，如果不是16的倍数，就会出如下异常： 
 * javax.crypto.illegalblocksizeexception: input length not multiple of 16 bytes 
 * 
 * 由于固定了位数，所以对于被加密数据有中文的, 加、解密不完整 
 * 
 * 可 以看到，在原始数据长度为16的整数n倍时，假如原始数据长度等于16*n，则使用nopadding时加密后数据长度等于16*n， 
 * 其它情况下加密数据长 度等于16*(n+1)。在不足16的整数倍的情况下，假如原始数据长度等于16*n+m[其中m小于16]， 
 * 除了nopadding填充之外的任何方 式，加密数据长度都等于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囙国为国宽"); 
 method2("a*jal)k32j8czx囙国为国宽"); 
 method3("a*jal)k32j8czx囙国为国宽"); 
  
 method4("123456781234囙为国宽");// length = 16 
 method4("12345678abcdefgh");// length = 16 
  
 } 
 
 /** 
 * 使用aes 算法 加密，默认模式 aes/ecb 
 */ 
 static void method1(string str) throws exception { 
 cipher = cipher.getinstance(key_algorithm); 
 //keygenerator 生成aes算法密钥 
 secretkey = keygenerator.getinstance(key_algorithm).generatekey(); 
 system.out.println("密钥的长度为：" + secretkey.getencoded().length); 
  
 cipher.init(cipher.encrypt_mode, secretkey);//使用加密模式初始化 密钥 
 byte[] encrypt = cipher.dofinal(str.getbytes()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 
  
 system.out.println("method1-加密：" + arrays.tostring(encrypt)); 
 cipher.init(cipher.decrypt_mode, secretkey);//使用解密模式初始化 密钥 
 byte[] decrypt = cipher.dofinal(encrypt); 
 system.out.println("method1-解密后：" + new string(decrypt)); 
  
 } 
 
 /** 
 * 使用aes 算法 加密，默认模式 aes/ecb/pkcs5padding 
 */ 
 static void method2(string str) throws exception { 
 cipher = cipher.getinstance(cipher_algorithm_ecb); 
 //keygenerator 生成aes算法密钥 
 secretkey = keygenerator.getinstance(key_algorithm).generatekey(); 
 system.out.println("密钥的长度为：" + secretkey.getencoded().length); 
  
 cipher.init(cipher.encrypt_mode, secretkey);//使用加密模式初始化 密钥 
 byte[] encrypt = cipher.dofinal(str.getbytes()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 
  
 system.out.println("method2-加密：" + arrays.tostring(encrypt)); 
 cipher.init(cipher.decrypt_mode, secretkey);//使用解密模式初始化 密钥 
 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，默认模式 aes/cbc/pkcs5padding 
 */ 
 static void method3(string str) throws exception { 
 cipher = cipher.getinstance(cipher_algorithm_cbc); 
 //keygenerator 生成aes算法密钥 
 secretkey = keygenerator.getinstance(key_algorithm).generatekey(); 
 system.out.println("密钥的长度为：" + secretkey.getencoded().length); 
  
 cipher.init(cipher.encrypt_mode, secretkey, new ivparameterspec(getiv()));//使用加密模式初始化 密钥 
 byte[] encrypt = cipher.dofinal(str.getbytes()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 
  
 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 密钥 
 byte[] decrypt = cipher.dofinal(encrypt); 
 system.out.println("method3-解密后：" + new string(decrypt)); 
  
 } 
 
 /** 
 * 使用aes 算法 加密，默认模式 aes/cbc/nopadding 参见上面对于这种mode的数据限制 
 */ 
 static void method4(string str) throws exception { 
 cipher = cipher.getinstance(cipher_algorithm_cbc_nopadding); 
 //keygenerator 生成aes算法密钥 
 secretkey = keygenerator.getinstance(key_algorithm).generatekey(); 
 system.out.println("密钥的长度为：" + secretkey.getencoded().length); 
  
 cipher.init(cipher.encrypt_mode, secretkey, new ivparameterspec(getiv()));//使用加密模式初始化 密钥 
 byte[] encrypt = cipher.dofinal(str.getbytes(), 0, str.length()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 
  
 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 密钥 
 byte[] decrypt = cipher.dofinal(encrypt); 
  
 system.out.println("method4-解密后：" + new string(decrypt)); 
  
 } 
 
}

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