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    本主题由 红与黑 于 2013-2-27 16:20:26 置为精华
Leon
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发表于: IP:您无权察看 2013-1-9 9:32:37 | [全部帖] [楼主帖] 楼主

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:

  1. import java.security.Key;
  2. import java.security.NoSuchAlgorithmException;
  3. import javax.crypto.Cipher;
  4. import javax.crypto.KeyGenerator;
  5. import javax.crypto.SecretKey;
  6. import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
  7. /**
  8.  * AES Coder<br/>
  9.  * secret key length:128bit, default:128 bit<br/>
  10.  * mode:ECB/CBC/PCBC/CTR/CTS/CFB/CFB8 to CFB128/OFB/OBF8 to OFB128<br/>
  11.  * padding: Nopadding/PKCS5Padding/ISO10126Padding/
  12.  * @author Aub
  13.  *
  14.  */
  15. public class AESCoder {
  16.  
  17.  /**
  18.  * 密钥算法
  19.  */
  20.  private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
  21.  
  22.  private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";
  23.  
  24.  /**
  25.  * 初始化密钥
  26.  *
  27.  * @return byte[] 密钥
  28.  * @throws Exception
  29.  */
  30.  public static byte[] initSecretKey() {
  31.  //返回生成指定算法的秘密密钥的 KeyGenerator 对象
  32.  KeyGenerator kg = null;
  33.  try {
  34.  kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
  35.  } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
  36.  e.printStackTrace();
  37.  return new byte[0];
  38.  }
  39.  //初始化此密钥生成器,使其具有确定的密钥大小
  40.  //AES 要求密钥长度为 128
  41.  kg.init(128);
  42.  //生成一个密钥
  43.  SecretKeysecretKey = kg.generateKey();
  44.  return secretKey.getEncoded();
  45.  }
  46.  
  47.  /**
  48.  * 转换密钥
  49.  *
  50.  * @param key二进制密钥
  51.  * @return 密钥
  52.  */
  53.  private static Key toKey(byte[] key){
  54.  //生成密钥
  55.  return new SecretKeySpec(key, KEY_ALGORITHM);
  56.  }
  57.  
  58.  /**
  59.  * 加密
  60.  *
  61.  * @param data待加密数据
  62.  * @param key密钥
  63.  * @return byte[]加密数据
  64.  * @throws Exception
  65.  */
  66.  public static byte[] encrypt(byte[] data,Key key) throws Exception{
  67.  return encrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  68.  }
  69.  
  70.  /**
  71.  * 加密
  72.  *
  73.  * @param data待加密数据
  74.  * @param key二进制密钥
  75.  * @return byte[]加密数据
  76.  * @throws Exception
  77.  */
  78.  public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
  79.  return encrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  80.  }
  81.  
  82.  
  83.  /**
  84.  * 加密
  85.  *
  86.  * @param data待加密数据
  87.  * @param key二进制密钥
  88.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  89.  * @return byte[]加密数据
  90.  * @throws Exception
  91.  */
  92.  public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  93.  //还原密钥
  94.  Key k = toKey(key);
  95.  return encrypt(data, k, cipherAlgorithm);
  96.  }
  97.  
  98.  /**
  99.  * 加密
  100.  *
  101.  * @param data待加密数据
  102.  * @param key密钥
  103.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  104.  * @return byte[]加密数据
  105.  * @throws Exception
  106.  */
  107.  public static byte[] encrypt(byte[] data,Key key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  108.  //实例化
  109.  Cipher cipher = Cipher.getInstance(cipherAlgorithm);
  110.  //使用密钥初始化,设置为加密模式
  111.  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
  112.  //执行操作
  113.  return cipher.doFinal(data);
  114.  }
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  /**
  119.  * 解密
  120.  *
  121.  * @param data待解密数据
  122.  * @param key二进制密钥
  123.  * @return byte[]解密数据
  124.  * @throws Exception
  125.  */
  126.  public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
  127.  return decrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  128.  }
  129.  
  130.  /**
  131.  * 解密
  132.  *
  133.  * @param data待解密数据
  134.  * @param key密钥
  135.  * @return byte[]解密数据
  136.  * @throws Exception
  137.  */
  138.  public static byte[] decrypt(byte[] data,Key key) throws Exception{
  139.  return decrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  140.  }
  141.  
  142.  /**
  143.  * 解密
  144.  *
  145.  * @param data待解密数据
  146.  * @param key二进制密钥
  147.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  148.  * @return byte[]解密数据
  149.  * @throws Exception
  150.  */
  151.  public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  152.  //还原密钥
  153.  Key k = toKey(key);
  154.  return decrypt(data, k, cipherAlgorithm);
  155.  }
  156.  
  157.  /**
  158.  * 解密
  159.  *
  160.  * @param data待解密数据
  161.  * @param key密钥
  162.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  163.  * @return byte[]解密数据
  164.  * @throws Exception
  165.  */
  166.  public static byte[] decrypt(byte[] data,Key key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  167.  //实例化
  168.  Cipher cipher = Cipher.getInstance(cipherAlgorithm);
  169.  //使用密钥初始化,设置为解密模式
  170.  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
  171.  //执行操作
  172.  return cipher.doFinal(data);
  173.  }
  174.  
  175.  private static StringshowByteArray(byte[] data){
  176.  if(null == data){
  177.  return null;
  178.  }
  179.  StringBuilder sb = new StringBuilder("{");
  180.  for(byte b:data){
  181.  sb.append(b).append(",");
  182.  }
  183.  sb.deleteCharAt(sb.length()-1);
  184.  sb.append("}");
  185.  return sb.toString();
  186.  }
  187.  
  188.  public static void main(String[] args) throws Exception {
  189.  byte[] key = initSecretKey();
  190.  System.out.println("key:"+showByteArray(key));
  191.  
  192.  Key k = toKey(key);
  193.  
  194.  String data ="AES数据";
  195.  System.out.println("加密前数据: string:"+data);
  196.  System.out.println("加密前数据: byte[]:"+showByteArray(data.getBytes()));
  197.  System.out.println();
  198.  byte[] encryptData = encrypt(data.getBytes(), k);
  199.  System.out.println("加密后数据: byte[]:"+showByteArray(encryptData));
  200.  System.out.println("加密后数据: hexStr:"+Hex.encodeHexStr(encryptData));
  201.  System.out.println();
  202.  byte[] decryptData = decrypt(encryptData, k);
  203.  System.out.println("解密后数据: byte[]:"+showByteArray(decryptData));
  204.  System.out.println("解密后数据: string:"+new String(decryptData));
  205.  
  206.  }
  207. }


参考《java加密与解密的艺术》




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