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今天小編給大家分享一下怎么使用Java實現AES加解密的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。
在密碼學中，加密算法分為單向加密和雙向加密。
對稱加密是指加密和解密使用相同的密鑰，包括AES加密、DES加密等。
非對稱加密是指加密和解密使用不同的密鑰，包括RSA加密等。
單向加密包括MD5、SHA等摘要算法，它們是不可逆的。
雙向加密包括對稱加密和非對稱加密。雙向加密是可逆的，存在密文的密鑰。
AES： 高級加密標準（Advanced Encryption Standard）是美國聯邦政府采用的一種區塊加密標準，是目前最流行的一種
對稱加密算法。
是用來替代DES的新一代分組加密算法。
AES支持三種長度的密鑰：128位、192位、256位。
AES的加解密過程和DES一樣，都是通過分組加密、分組解密。所謂分組加密，就是將待加解密的內容按照128位進行分組，將密鑰按照128位、192位、256位進行分組，分別將分組后的明文與相應分組后的密鑰進行加解密。
加密： 明文與密鑰分組后，對每組：明文組與密鑰組處理 -> 輪密鑰加 -> 10輪加密 -> 密文組
解密： 對每組：密文組 -> 輪密鑰加 -> 10輪解密 -> 明文組
明文分組： 每組長度相等，都是128位（16字節）；
密鑰分組： 有128位、192位、256位，推薦加密輪數分別為 10、12、14
密鑰組處理： 以密鑰分組每組128位為例（則推薦加密輪數為10，前9次執行操作一樣，第十次有所不同） 類似地，128位密鑰也是用字節為單位的矩陣表示，通過密鑰編排函數，形成具有44個元素的序列W[0],W[1], … ,W[43]（每個元素4個字節）；其中，W[0],W[1],W[2],W[3]為原始密鑰，其余40個元素分為10組，每組4個元素（4*4=16字節），分別用于10輪加密。
AES加密算法涉及4種操作： 字節替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和輪密鑰加（AddRoundKey）。
下圖給出了AES加解密的流程：
AddRoundKey （輪密鑰加）— 矩陣中的每一個字節都與該次輪密鑰（round key）做XOR運算；每個子密鑰由密鑰生成方案產生。
SubBytes（字節替代） — 通過非線性的替換函數，用查找表的方式把每個字節替換成對應的字節。
ShiftRows（行移位） — 將矩陣中的每個橫列進行循環式移位。
MixColumns （列混淆）— 為了充分混合矩陣中各個直行的操作。這個步驟使用線性轉換來混合每列的四個字節。
假如一段明文長度是192bit，如果按每128bit一個明文塊來拆分的話，第二個明文塊只有64bit，不足128bit。這時候怎么辦呢？就需要對明文塊進行填充（Padding）。
填充涉及以下三種填充模式：
NoPadding：不做任何填充，但是要求明文必須是16字節的整數倍。
PKCS5Padding（默認）：如果明文塊少于16個字節（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的字符，且每個字節的值等于缺少的字符數。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個字節，則補全為{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6}
ISO10126Padding：如果明文塊少于16個字節（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的字節，最后一個字符值等于缺少的字符數，其他字符填充隨機數。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個字節，則可能補全為{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}
注意：AES加密包含Base64加密
加密： AES加密 -> Base64加密 -> 密文
解密： Base64解密 -> AES解密 -> 明文
測試地址：點擊此處
生成16個大小寫字母和數字的隨機數即可：
private static final String SYMBOLS = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"; // 數字和26個字母組成
private static final Random RANDOM = new SecureRandom();
/**
* 獲取長度為 6 的隨機字母+數字
* @return 隨機數字
*/
public static String getRandomNumber() {
char[] nonceChars = new char[16]; //指定長度為6位/自己可以要求設置
for (int index = 0; index < nonceChars.length; ++index) {
nonceChars[index] = SYMBOLS.charAt(RANDOM.nextInt(SYMBOLS.length()));
}
return new String(nonceChars);
}import org.apache.commons.lang3.RandomStringUtils;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.util.Base64Utils;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
/**
* AES加密工具類
*
* @author ACGkaka
* @since 2021-06-18 19:11:03
*/
public class AESUtil {
/**
* 日志相關
*/
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(AESUtil.class);
/**
* 編碼
*/
private static final String ENCODING = "UTF-8";
/**
* 算法定義
*/
private static final String AES_ALGORITHM = "AES";
/**
* 指定填充方式
*/
private static final String CIPHER_PADDING = "AES/ECB/PKCS5Padding";
private static final String CIPHER_CBC_PADDING = "AES/CBC/PKCS5Padding";
/**
* 偏移量(CBC中使用，增強加密算法強度)
*/
private static final String IV_SEED = "1234567812345678";
/**
* AES加密
* @param content 待加密內容
* @param aesKey 密碼
* @return
*/
public static String encrypt(String content, String aesKey){
if(StringUtils.isBlank(content)){
LOGGER.info("AES encrypt: the content is null!");
return null;
}
//判斷秘鑰是否為16位
if(StringUtils.isNotBlank(aesKey) && aesKey.length() == 16){
try {
//對密碼進行編碼
byte[] bytes = aesKey.getBytes(ENCODING);
//設置加密算法，生成秘鑰
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(bytes, AES_ALGORITHM);
// "算法/模式/補碼方式"
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_PADDING);
//選擇加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
//根據待加密內容生成字節數組
byte[] encrypted = cipher.doFinal(content.getBytes(ENCODING));
//返回base64字符串
return Base64Utils.encodeToString(encrypted);
} catch (Exception e) {
LOGGER.info("AES encrypt exception:" + e.getMessage());
throw new RuntimeException(e);
}
}else {
LOGGER.info("AES encrypt: the aesKey is null or error!");
return null;
}
}
/**
* 解密
*
* @param content 待解密內容
* @param aesKey 密碼
* @return
*/
public static String decrypt(String content, String aesKey){
if(StringUtils.isBlank(content)){
LOGGER.info("AES decrypt: the content is null!");
return null;
}
//判斷秘鑰是否為16位
if(StringUtils.isNotBlank(aesKey) && aesKey.length() == 16){
try {
//對密碼進行編碼
byte[] bytes = aesKey.getBytes(ENCODING);
//設置解密算法，生成秘鑰
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(bytes, AES_ALGORITHM);
// "算法/模式/補碼方式"
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_PADDING);
//選擇解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
//先進行Base64解碼
byte[] decodeBase64 = Base64Utils.decodeFromString(content);
//根據待解密內容進行解密
byte[] decrypted = cipher.doFinal(decodeBase64);
//將字節數組轉成字符串
return new String(decrypted, ENCODING);
} catch (Exception e) {
LOGGER.info("AES decrypt exception:" + e.getMessage());
throw new RuntimeException(e);
}
}else {
LOGGER.info("AES decrypt: the aesKey is null or error!");
return null;
}
}
/**
* AES_CBC加密
*
* @param content 待加密內容
* @param aesKey 密碼
* @return
*/
public static String encryptCBC(String content, String aesKey){
if(StringUtils.isBlank(content)){
LOGGER.info("AES_CBC encrypt: the content is null!");
return null;
}
//判斷秘鑰是否為16位
if(StringUtils.isNotBlank(aesKey) && aesKey.length() == 16){
try {
//對密碼進行編碼
byte[] bytes = aesKey.getBytes(ENCODING);
//設置加密算法，生成秘鑰
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(bytes, AES_ALGORITHM);
// "算法/模式/補碼方式"
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_CBC_PADDING);
//偏移
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(IV_SEED.getBytes(ENCODING));
//選擇加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);
//根據待加密內容生成字節數組
byte[] encrypted = cipher.doFinal(content.getBytes(ENCODING));
//返回base64字符串
return Base64Utils.encodeToString(encrypted);
} catch (Exception e) {
LOGGER.info("AES_CBC encrypt exception:" + e.getMessage());
throw new RuntimeException(e);
}
}else {
LOGGER.info("AES_CBC encrypt: the aesKey is null or error!");
return null;
}
}
/**
* AES_CBC解密
*
* @param content 待解密內容
* @param aesKey 密碼
* @return
*/
public static String decryptCBC(String content, String aesKey){
if(StringUtils.isBlank(content)){
LOGGER.info("AES_CBC decrypt: the content is null!");
return null;
}
//判斷秘鑰是否為16位
if(StringUtils.isNotBlank(aesKey) && aesKey.length() == 16){
try {
//對密碼進行編碼
byte[] bytes = aesKey.getBytes(ENCODING);
//設置解密算法，生成秘鑰
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(bytes, AES_ALGORITHM);
//偏移
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(IV_SEED.getBytes(ENCODING));
// "算法/模式/補碼方式"
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_CBC_PADDING);
//選擇解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);
//先進行Base64解碼
byte[] decodeBase64 = Base64Utils.decodeFromString(content);
//根據待解密內容進行解密
byte[] decrypted = cipher.doFinal(decodeBase64);
//將字節數組轉成字符串
return new String(decrypted, ENCODING);
} catch (Exception e) {
LOGGER.info("AES_CBC decrypt exception:" + e.getMessage());
throw new RuntimeException(e);
}
}else {
LOGGER.info("AES_CBC decrypt: the aesKey is null or error!");
return null;
}
}
public static void main(String[] args) {
// AES支持三種長度的密鑰：128位、192位、256位。
// 代碼中這種就是128位的加密密鑰，16字節 * 8位/字節 = 128位。
String random = RandomStringUtils.random(16, "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890");
System.out.println("隨機key:" + random);
System.out.println();
System.out.println("---------加密---------");
String aesResult = encrypt("測試AES加密12", random);
System.out.println("aes加密結果:" + aesResult);
System.out.println();
System.out.println("---------解密---------");
String decrypt = decrypt(aesResult, random);
System.out.println("aes解密結果:" + decrypt);
System.out.println();
System.out.println("--------AES_CBC加密解密---------");
String cbcResult = encryptCBC("測試AES加密12456", random);
System.out.println("aes_cbc加密結果:" + cbcResult);
System.out.println();
System.out.println("---------解密CBC---------");
String cbcDecrypt = decryptCBC(cbcResult, random);
System.out.println("aes解密結果:" + cbcDecrypt);
System.out.println();
}
}隨機key:golrtt58318fx7ol ---------加密--------- aes加密結果:Xy8W9lCeVue9Ao36z+duM7D7WeS5tdBihIMb1q9KpNg= ---------解密--------- aes解密結果:測試AES加密12 --------AES_CBC加密解密--------- aes_cbc加密結果:xs3ypQXyd62P9jB0+RvOqxFnHIHBIlVdqoZLuqYNBLw= ---------解密CBC--------- aes解密結果:測試AES加密12456
以上就是“怎么使用Java實現AES加解密”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學習更多的知識，請關注億速云行業資訊頻道。
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