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<转载>Java 加密解密之对称加密算法AES

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

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 Coder<br/>
* secret key length: 128bit, default: 128 bit<br/>
* mode: ECB/CBC/PCBC/CTR/CTS/CFB/CFB8 to CFB128/OFB/OBF8 to OFB128<br/>
* padding: Nopadding/PKCS5Padding/ISO10126Padding/
*
@author Aub
*
*/
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));

}
}

  参考《java加密与解密的艺术》

posted @ 2011-11-04 12:24  逍宇  阅读(2166)  评论(0编辑  收藏  举报
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