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查看: 13578 | 回复: 0   主题： [转帖]Java 加密解密之对称加密算法AES        下一篇 
    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;
  4. import javax.crypto.Cipher;
  5. import javax.crypto.KeyGenerator;
  6. import javax.crypto.SecretKey;
  7. import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
  9. /**
  10.  * AES Coder<br/>
  11.  * secret key length:128bit, default:128 bit<br/>
  12.  * mode:ECB/CBC/PCBC/CTR/CTS/CFB/CFB8 to CFB128/OFB/OBF8 to OFB128<br/>
  13.  * padding: Nopadding/PKCS5Padding/ISO10126Padding/
  14.  * @author Aub
  15.  *
  16.  */
  17. public class AESCoder {
  18.  
  19.  /**
  20.  * 密钥算法
  21.  */
  22.  private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
  23.  
  24.  private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";
  25.  
  26.  /**
  27.  * 初始化密钥
  28.  *
  29.  * @return byte[] 密钥
  30.  * @throws Exception
  31.  */
  32.  public static byte[] initSecretKey() {
  33.  //返回生成指定算法的秘密密钥的 KeyGenerator 对象
  34.  KeyGenerator kg = null;
  35.  try {
  36.  kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
  37.  } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
  38.  e.printStackTrace();
  39.  return new byte[0];
  40.  }
  41.  //初始化此密钥生成器，使其具有确定的密钥大小
  42.  //AES 要求密钥长度为 128
  43.  kg.init(128);
  44.  //生成一个密钥
  45.  SecretKeysecretKey = kg.generateKey();
  46.  return secretKey.getEncoded();
  47.  }
  48.  
  49.  /**
  50.  * 转换密钥
  51.  *
  52.  * @param key二进制密钥
  53.  * @return 密钥
  54.  */
  55.  private static Key toKey(byte[] key){
  56.  //生成密钥
  57.  return new SecretKeySpec(key, KEY_ALGORITHM);
  58.  }
  59.  
  60.  /**
  61.  * 加密
  62.  *
  63.  * @param data待加密数据
  64.  * @param key密钥
  65.  * @return byte[]加密数据
  66.  * @throws Exception
  67.  */
  68.  public static byte[] encrypt(byte[] data,Key key) throws Exception{
  69.  return encrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  70.  }
  71.  
  72.  /**
  73.  * 加密
  74.  *
  75.  * @param data待加密数据
  76.  * @param key二进制密钥
  77.  * @return byte[]加密数据
  78.  * @throws Exception
  79.  */
  80.  public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
  81.  return encrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  82.  }
  83.  
  84.  
  85.  /**
  86.  * 加密
  87.  *
  88.  * @param data待加密数据
  89.  * @param key二进制密钥
  90.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  91.  * @return byte[]加密数据
  92.  * @throws Exception
  93.  */
  94.  public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  95.  //还原密钥
  96.  Key k = toKey(key);
  97.  return encrypt(data, k, cipherAlgorithm);
  98.  }
  99.  
  100.  /**
  101.  * 加密
  102.  *
  103.  * @param data待加密数据
  104.  * @param key密钥
  105.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  106.  * @return byte[]加密数据
  107.  * @throws Exception
  108.  */
  109.  public static byte[] encrypt(byte[] data,Key key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  110.  //实例化
  111.  Cipher cipher = Cipher.getInstance(cipherAlgorithm);
  112.  //使用密钥初始化，设置为加密模式
  113.  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
  114.  //执行操作
  115.  return cipher.doFinal(data);
  116.  }
  117.  
  118.  
  119.  
  120.  /**
  121.  * 解密
  122.  *
  123.  * @param data待解密数据
  124.  * @param key二进制密钥
  125.  * @return byte[]解密数据
  126.  * @throws Exception
  127.  */
  128.  public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
  129.  return decrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  130.  }
  131.  
  132.  /**
  133.  * 解密
  134.  *
  135.  * @param data待解密数据
  136.  * @param key密钥
  137.  * @return byte[]解密数据
  138.  * @throws Exception
  139.  */
  140.  public static byte[] decrypt(byte[] data,Key key) throws Exception{
  141.  return decrypt(data, key,DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
  142.  }
  143.  
  144.  /**
  145.  * 解密
  146.  *
  147.  * @param data待解密数据
  148.  * @param key二进制密钥
  149.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  150.  * @return byte[]解密数据
  151.  * @throws Exception
  152.  */
  153.  public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  154.  //还原密钥
  155.  Key k = toKey(key);
  156.  return decrypt(data, k, cipherAlgorithm);
  157.  }
  158.  
  159.  /**
  160.  * 解密
  161.  *
  162.  * @param data待解密数据
  163.  * @param key密钥
  164.  * @param cipherAlgorithm加密算法/工作模式/填充方式
  165.  * @return byte[]解密数据
  166.  * @throws Exception
  167.  */
  168.  public static byte[] decrypt(byte[] data,Key key,String cipherAlgorithm) throws Exception{
  169.  //实例化
  170.  Cipher cipher = Cipher.getInstance(cipherAlgorithm);
  171.  //使用密钥初始化，设置为解密模式
  172.  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
  173.  //执行操作
  174.  return cipher.doFinal(data);
  175.  }
  176.  
  177.  private static StringshowByteArray(byte[] data){
  178.  if(null == data){
  179.  return null;
  180.  }
  181.  StringBuilder sb = new StringBuilder("{");
  182.  for(byte b:data){
  183.  sb.append(b).append(",");
  184.  }
  185.  sb.deleteCharAt(sb.length()-1);
  186.  sb.append("}");
  187.  return sb.toString();
  188.  }
  189.  
  190.  public static void main(String[] args) throws Exception {
  191.  byte[] key = initSecretKey();
  192.  System.out.println("key："+showByteArray(key));
  193.  
  194.  Key k = toKey(key);
  195.  
  196.  String data ="AES数据";
  197.  System.out.println("加密前数据: string:"+data);
  198.  System.out.println("加密前数据: byte[]:"+showByteArray(data.getBytes()));
  199.  System.out.println();
  200.  byte[] encryptData = encrypt(data.getBytes(), k);
  201.  System.out.println("加密后数据: byte[]:"+showByteArray(encryptData));
  202.  System.out.println("加密后数据: hexStr:"+Hex.encodeHexStr(encryptData));
  203.  System.out.println();
  204.  byte[] decryptData = decrypt(encryptData, k);
  205.  System.out.println("解密后数据: byte[]:"+showByteArray(decryptData));
  206.  System.out.println("解密后数据: string:"+new String(decryptData));
  207.  
  208.  }
  209. }


参考《java加密与解密的艺术》




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