JAVA实现AES加密、解密
本文内容纲要：
-一、什么是AES？
-二、AES加密方式简析
-填充：
-模式
-三、提供两个示例
-1、javamysql通用aes加密算法
-2、javaAES-128-CBC加密模式
一、什么是AES？
高级加密标准（英语：AdvancedEncryptionStandard，缩写：AES），是一种区块加密标准。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。
那么为什么原来的DES会被取代呢，，原因就在于其使用56位密钥，比较容易被破解。而AES可以使用128、192、和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据，相对来说安全很多。完善的加密算法在理论上是无法破解的，除非使用穷尽法。使用穷尽法破解密钥长度在128位以上的加密数据是不现实的，仅存在理论上的可能性。统计显示，即使使用目前世界上运算速度最快的计算机，穷尽128位密钥也要花上几十亿年的时间，更不用说去破解采用256位密钥长度的AES算法了。
目前世界上还有组织在研究如何攻破AES这堵坚厚的墙，但是因为破解时间太长，AES得到保障，但是所用的时间不断缩小。随着计算机计算速度的增快，新算法的出现，AES遭到的攻击只会越来越猛烈，不会停止的。
AES现在广泛用于金融财务、在线交易、无线通信、数字存储等领域，经受了最严格的考验，但说不定哪天就会步DES的后尘。
二、AES加密方式简析
*AES加密是对称加密128192256分别表示密钥的长度
*AES的加密方式会将明文拆分成不同的块进行加密，例如一个256位的数据用128的密钥加密，则分成
明文1（128位）明文2（128位）
加密
密文1（128位）密文2（128位）
填充：
如果明文不是128位（16字节）的则需要填充，即在明文某个地方补充到16个字节整数倍的长度，加解密时需要采用同样的填充方式，否则无法解密成功，以下是几种填充方式
**NoPadding
不进行填充，但是这里要求明文必须要是16个字节的整数倍，这个可以使用者本身自己去实现填充，除了该种模式以外的其他填充模式，如果已经是16个字节的数据的话，会再填充一个16字节的数据
**PKCS5Padding（默认）
在明文的末尾进行填充，填充的数据是当前和16个字节相差的数量，例如：
未填充明文
1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11
填充明文（缺少五个满足16个字节）
1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，5，5，5，5，5
由于使用PKCS7Padding/PKCS5Padding填充时，最后一个字节肯定为填充数据的长度，所以在解密后可以准确删除填充的数据
**ISO10126Padding
在明文的末尾进行填充，当前和16个字节相差的数量填写在最后，其余字节填充随机数，例如：
未填充明文
1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11
填充明文（缺少五个满足16个字节）
1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，c，b，4，1，5
模式
模式是需要制定AES对明文进行加密时使用的模式（这里并不涉及具体的加密方法，只是加密步骤上的不同模式，在加解密时同样需要相同的模式，否则无法成功），一共提供了五种模式，模式的基本原理是近似的，但是细节上会有一些变化，如下：
****ECB模式（默认）**电码本模式ElectronicCodebookBook
这个模式是默认的，就只是根据密钥的位数，将数据分成不同的块进行加密，加密完成后，再将加密后的数据拼接起来，过程如下：
明文（64字节）密钥（16字节）
明文1（16字节）明文2（16字节）明文3（16字节）明文4（16字节）
密文1（16字节）密文2（16字节）密文3（16字节）密文4（16字节）
密文（64字节）
优点：简单、速度快、可并行
缺点：如果明文块相同，则生成的密文块也相同，这样会导致安全性降低
**CBC模式密码分组链接模式CipherBlockChaining
为了解决ECB模式的密文块相同的缺点，CBC的模式引入了一个初始向量概念，该向量必须是一个与密钥长度相等的数据，在第一次加密前，会使用初始化向量与第一块数据做异或运算，生成的新数据再进行加密，加密第二块之前，会拿第一块的密文数据与第二块明文进行异或运算后再进行加密，以此类推，解密时也是在解密后，进行异或运算，生成最终的明文。过程如下：
明文（63字节）密钥（16字节）初始向量iv（16字节）
明文1（16字节）明文2（16字节）明文3（16字节）明文4+一个0（16字节）
异或+初始向量+密文1+密文2+密文3
密文1（16字节）密文2（16字节）密文3（16字节）密文4（16字节）
密文（64字节）
这里需要注意如下几点：
1.向量必须是一个与密钥长度相等的数据
2.由于在加密前和解密后都会做异或运算，因此我们的明文可以不用补全，不是16个字节的倍数也可以，CBC中会自动用0补全进行异或运算
3.在解密时是解密后才会再做异或运算，保证数据解密成功
4.由于自动进行了补全，所以解密出的数据也会在后面补全0，因此获取到数据时，需要将末尾的0去除，或者根据源数据长度来截取解密后的数据
优点：每次加密密钥不同，加强了安全性
CBC的方式解决了EBC的缺点，但是也有其缺点：
1.加密无法并行运算，但是解密可以并行，必须在前一个块加密完成后，才能加密后块，并且也需要填充0在后面，所以并不适合流数据（不适合的原因可能是，需要满足128位的数据之后才能进行加密，这样后面才不会有0的补全）
2.如果前一个数据加密错误，那么后续的数据都是错的了
3.两端需要同时约定初始向量iv
**CFB模式：密码反馈模式CipherFeedBack
这个模式只使用了加密方法，原理是用到了一个数值异或运算之后再进行一次异或运算，值不改变的原理。并且在加密的时候，如果数据并不满足一个密钥的字节，那么只做保存，待满足一个密钥的字节后再进行加密过程如下：
加密：
明文（260个字节）iv（128个字节）
明文1（128个字节）明文2（128个字节）明文3（4个字节）
（iv+key）异或明文1（密文1+key）异或明文1（密文1+key）异或明文3
密文1（128个字节）密文2（128个字节）密文3（4个字节）
解密：
密文（260个字节）iv（128个字节）密钥（128字节）
密文1（128个字节）密文2（128个字节）密文3（4个字节）
（iv+key）异或密文1（密文1+key）异或密文2（密文1+key）异或密文3
明文1（128个字节）明文2（128个字节）明文3（4个字节）
这里需要注意如下几点：
1.加解密时会返回一个num，这个num表示还需要几个数字，才会使用上一个密文加密，否则一直使用上上一个
2.加解密时也需要传入字符串的长度
3.由于解密时使用的都是密文来进行解密，并没有使用上一次解密的明文，因此解密也可以并行
4.由于CFB模式并不需要补全，或者一个完整的128字节才能加解密，综合第三点，所以适合流数据的传输。
5.CFB模式不止有CFB128（即与密钥长度一致），还有CFB1和CFB8即加解密1或8位后，再调用一次加密器生成新的值，这样可以使加密更安全，但是就会处理更多的运算，CFB1的运算时间是CFB8的八倍CFB128的128倍
6.使用CFB128或者CFB8的时候传入的length单位是字节，CFB1是length的单位是位。
7.使用CFB1和CFB8的时候，num值会始终为0
优点:解密可同步，可以传入非16字节倍数的数据，适合流数据
CFB模式当然也有一个缺点，解密的时候可以并行解密，但是加密的时候并不可以并行加密。并且也需要选择iv
**OFB模式：输出反馈模式OutputFeedBack
该模式与CFB类似，但是是将iv或者上一个iv加密后的数据加密，生成的key与明文做异或运算，解密时采用的是同样的方法，利用了异或运算的对称性来进行加解密，除了这一点，其余与CFB一致
加密/解密：
CFB:
（iv+key）异或明文1（密文1+key）异或明文1（密文1+key）异或明文3
OFB
（iv+key)异或明文1（（iv+key）+key)异或明文1（（（iv+key）+key）+key）异或明文3
优点：与CFB一样，方便传输流数据
缺点：由于依赖上一次的加密结果，所以并不能并行处理，特性是解密步骤完全一致，因此使用方法上不会有区别。
**CTR模式：计算器模式Counter
OFB不能并行的原因就在于需要上一次的iv进行加密后的结果，因此在CTR中我们将（iv+key）+key替换成了（iv+1）+key,这样我们就不需要依赖上一次的加密结果了。对比如下:
OFB
（iv+key)异或明文1（（iv+key）+key)异或明文1（（（iv+key）+key）+key）异或明文3
CTR
（iv+key)异或明文1（（iv+1）+key)异或明文1（（（iv+1）+1）+key）异或明文3
优点：由于加解密可以并行，因此CTR模式的加解密速度也很快
缺点：iv+1的获取比较负责，需要获取瞬时iv
三、提供两个示例
1、javamysql通用aes加密算法
通用的aes加密，使用场景，插入数据时，使用java进行加密数据，查询时，通过sql进行解密，不用取出再遍历解密
注：to_base64只适用mysql5.6之后的，之前的没有这个函数，不适用，可以使用HEX，UNHEX，当然java要用对应的方法解密
importjavax.crypto.Cipher;
importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;
importsun.misc.BASE64Decoder;
importsun.misc.BASE64Encoder;
/**
*java使用AES加密解密AES-128-ECB加密
*与mysql数据库aes加密算法通用
*数据库aes加密解密
*--加密
*SELECTto_base64(AES_ENCRYPT('www.gowhere.so','jkl;POIU1234++=='));
*--解密
*SELECTAES_DECRYPT(from_base64('Oa1NPBSarXrPH8wqSRhh3g=='),'jkl;POIU1234++==');
*@author836508
*
*/
publicclassMyAESUtil{
//加密
publicstaticStringEncrypt(StringsSrc,StringsKey)throwsException{
if(sKey==null){
System.out.print("Key为空null");
returnnull;
}
//判断Key是否为16位
if(sKey.length()!=16){
System.out.print("Key长度不是16位");
returnnull;
}
byte[]raw=sKey.getBytes("utf-8");
SecretKeySpecskeySpec=newSecretKeySpec(raw,"AES");
Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");//"算法/模式/补码方式"
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,skeySpec);
byte[]encrypted=cipher.doFinal(sSrc.getBytes("utf-8"));
returnnewBASE64Encoder().encode(encrypted);//此处使用BASE64做转码功能，同时能起到2次加密的作用。
}
//解密
publicstaticStringDecrypt(StringsSrc,StringsKey)throwsException{
try{
//判断Key是否正确
if(sKey==null){
System.out.print("Key为空null");
returnnull;
}
//判断Key是否为16位
if(sKey.length()!=16){
System.out.print("Key长度不是16位");
returnnull;
}
byte[]raw=sKey.getBytes("utf-8");
SecretKeySpecskeySpec=newSecretKeySpec(raw,"AES");
Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,skeySpec);
byte[]encrypted1=newBASE64Decoder().decodeBuffer(sSrc);//先用base64解密
try{
byte[]original=cipher.doFinal(encrypted1);
StringoriginalString=newString(original,"utf-8");
returnoriginalString;
}catch(Exceptione){
System.out.println(e.toString());
returnnull;
}
}catch(Exceptionex){
System.out.println(ex.toString());
returnnull;
}
}
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
/*
*此处使用AES-128-ECB加密模式，key需要为16位。
*/
StringcKey="jkl;POIU1234++==";
//需要加密的字串
StringcSrc="www.gowhere.so";
System.out.println(cSrc);
//加密
StringenString=MyAESUtil.Encrypt(cSrc,cKey);
System.out.println("加密后的字串是："+enString);
//解密
StringDeString=MyAESUtil.Decrypt(enString,cKey);
System.out.println("解密后的字串是："+DeString);
}
}
2、javaAES-128-CBC加密模式
packagecom.zhongzhi.utils;
importjavax.crypto.Cipher;
importjavax.crypto.spec.IvParameterSpec;
importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;
importorg.apache.commons.codec.binary.Base64;
/**
*@ClassnameZzSecurityHelper
*@DescriptionTODO
*@Date2019/6/2416:50
*@Createdbywhd
*/
publicclassZzSecurityHelper{
/*
*加密用的Key可以用26个字母和数字组成使用AES-128-CBC加密模式，key需要为16位。
*/
privatestaticfinalStringkey="hj7x89H$yuBI0456";
privatestaticfinalStringiv="NIfb&95GUY86Gfgh";
/**
*@authormiracle.qu
*@DescriptionAES算法加密明文
*@paramdata明文
*@paramkey密钥，长度16
*@paramiv偏移量，长度16
*@return密文
*/
publicstaticStringencryptAES(Stringdata)throwsException{
try{
Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");
intblockSize=cipher.getBlockSize();
byte[]dataBytes=data.getBytes();
intplaintextLength=dataBytes.length;
if(plaintextLength%blockSize!=0){
plaintextLength=plaintextLength+(blockSize-(plaintextLength%blockSize));
}
byte[]plaintext=newbyte[plaintextLength];
System.arraycopy(dataBytes,0,plaintext,0,dataBytes.length);
SecretKeySpeckeyspec=newSecretKeySpec(key.getBytes(),"AES");
IvParameterSpecivspec=newIvParameterSpec(iv.getBytes());//CBC模式，需要一个向量iv，可增加加密算法的强度
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,keyspec,ivspec);
byte[]encrypted=cipher.doFinal(plaintext);
returnZzSecurityHelper.encode(encrypted).trim();//BASE64做转码。
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
returnnull;
}
}
/**
*@authormiracle.qu
*@DescriptionAES算法解密密文
*@paramdata密文
*@paramkey密钥，长度16
*@paramiv偏移量，长度16
*@return明文
*/
publicstaticStringdecryptAES(Stringdata)throwsException{
try
{
byte[]encrypted1=ZzSecurityHelper.decode(data);//先用base64解密
Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");
SecretKeySpeckeyspec=newSecretKeySpec(key.getBytes(),"AES");
IvParameterSpecivspec=newIvParameterSpec(iv.getBytes());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,keyspec,ivspec);
byte[]original=cipher.doFinal(encrypted1);
StringoriginalString=newString(original);
returnoriginalString.trim();
}
catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
returnnull;
}
}
/**
*编码
*@parambyteArray
*@return
*/
publicstaticStringencode(byte[]byteArray){
returnnewString(newBase64().encode(byteArray));
}
/**
*解码
*@parambase64EncodedString
*@return
*/
publicstaticbyte[]decode(Stringbase64EncodedString){
returnnewBase64().decode(base64EncodedString);
}
}
参考文章：
https://blog.csdn.net/DamonREN/article/details/87601165
https://blog.csdn.net/xy371661665/article/details/86423762
https://blog.csdn.net/TurboAnho/article/details/98611138
https://my.oschina.net/u/3784129/blog/3066112
本文内容总结：一、什么是AES？，二、AES加密方式简析，填充：，模式，三、提供两个示例，1、javamysql通用aes加密算法，2、javaAES-128-CBC加密模式，
原文链接：https://www.cnblogs.com/better-farther-world2099/p/13293291.html