前后端AES加解密

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前言

前端在调用后端登录接口时，传给后端的密码是明文可以直接在消息体中直接查看，领导说需要前端使用AES加密后，后端使用AES解密。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、AES是什么？

AES（高级加密标准，Advanced Encryption Standard）是一种对称密钥加密算法，用于保护电子数据。它是美国国家标准技术研究所（NIST）在2001年选定的加密标准，并在2002年正式成为联邦信息处理标准（FIPS）。AES是一种区块加密算法，意味着它会将数据分成固定大小的块进行加密；对于AES来说，这个块的大小是128位。AES可以使用多种长度的密钥：128位、192位或256位。

AES加解密有以下几种模式：

1. 电子密码本模式（ECB，Electronic Codebook）

   • 每个块独立加密，适用于小量数据。

2. 密码块链接模式（CBC，Cipher Block Chaining）

   • 前一个块的加密结果会与当前块的明文进行异或后再加密，需要一个初始化向量（IV）。

3. 计数器模式（CTR，Counter）

   • 将一个递增的计数器与密钥一起加密，然后与明文块进行异或操作。

4. 密码反馈模式（CFB，Cipher Feedback）

   • 将前一个块的加密结果部分用于当前块的加密，可以将区块加密算法转变为流加密算法。

5. 输出反馈模式（OFB，Output Feedback）

   • 类似于CFB，但是使用加密算法的输出作为下一次的反馈，而不是使用加密后的密文。

6. 密文窃取模式（CTS，CipherText Stealing）

   • 是CBC模式的变体，可以用来加密不是块大小整数倍的消息。

当涉及到块加密时，如果最后一个数据块不足一个完整的块的长度，就需要进行填充（Padding）。常见的补码格式有：

1. PKCS#7/PKCS#5

   • 这是最常用的填充方式，适用于任何块大小。填充的每个字节的值是缺少的字节数。

2. ANSI X.923

   • 填充的字节中，最后一个字节是缺少的字节数，其余字节为零。

3. ISO 10126

   • 填充的字节包括随机数据，最后一个字节是缺少的字节数。

4. ISO/IEC 7816-4

   • 填充的第一个字节是0x80（十六进制），后续字节全部为零。

5. Zero Padding

   • 简单地用零填充剩余的空间，可能会在解密时遇到问题，因为原始数据可能以零结束。

6. Bit Padding

   • 在需要填充的第一个位上填充1，然后填充0，直到达到块的大小。

每种模式和填充方式有其特定的用途和安全性考虑。在选择使用时，需要根据实际的安全需求和环境来做出合适的选择。

二、前端使用步骤

1.安装依赖

代码如下（示例）：

npm i crypto-js

2.加密解密方法

代码如下（示例）：

import CryptoJS from 'crypto-js'

function encode(str = ''){
  // utf-8 转换
  let message = CryptoJS.enc.Utf8.parse(str);
  let secret_key = CryptoJS.enc.Utf8.parse("1234567890123456");
  let iv = CryptoJS.enc.Utf8.parse("0000000000000000");
  // Encrypt
  var ciphertext = CryptoJS.AES.encrypt(message, secret_key, { 
      iv: iv,
      mode: CryptoJS.mode.CBC, 
      padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
  });
  return ciphertext.toString();
}

function decode(str = ''){
  // utf-8 转换
  let message = str;
  let secret_key = CryptoJS.enc.Utf8.parse("1234567890123456");
  let iv = CryptoJS.enc.Utf8.parse("0000000000000000");
  
  // Decrypt
  var ciphertext  = CryptoJS.AES.decrypt(message.toString(), secret_key,{
      iv: iv,
      mode: CryptoJS.mode.CBC, 
      padding: CryptoJS.pad.Pkcs7 
  });
  return ciphertext.toString(CryptoJS.enc.Utf8);
}

三、后端使用步骤

1.安装依赖

代码如下（示例）：

	<dependency>
	    <groupId>commons-codec</groupId>
	    <artifactId>commons-codec</artifactId>
	    <version>1.16.1</version>
	</dependency>
	<dependency>
	    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
	    <artifactId>bcprov-jdk15to18</artifactId>
	    <version>1.68</version>
	</dependency>

2.工具类

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.Security;

public class AESpkcs7paddingUtil {

	/**
	 * 密钥算法
	 */
	private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";

	/**
	 * 加密/解密算法 / 工作模式 / 填充方式
	 * Java 6支持PKCS5Padding填充方式
	 * Bouncy Castle支持PKCS7Padding填充方式
	 */
	private static final String CIPHER_ALGORITHM = "AES/CBC/PKCS7Padding";

	/**
	 * 偏移量，只有CBC模式才需要
	 */
	private final static String ivParameter = "0000000000000000";

	/**
	 * AES要求密钥长度为128位或192位或256位，java默认限制AES密钥长度最多128位
	 */
	public static String sKey="" ;

	/**
	 * 编码格式
	 */
	public static final String ENCODING = "utf-8";


	static {
		//如果是PKCS7Padding填充方式，则必须加上下面这行
		Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
	}

	/**
	 * AES加密
	 * @param source	源字符串
	 * @param key	密钥
	 * @return	加密后的密文
	 * @throws Exception
	 */
	public static String encrypt(String source, String key) throws Exception {
		byte[] sourceBytes = source.getBytes(ENCODING);
		byte[] keyBytes = key.getBytes(ENCODING);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM, "BC");
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivParameter.getBytes(ENCODING));
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(keyBytes, KEY_ALGORITHM),iv);
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(sourceBytes);
        return Base64.encodeBase64String(decrypted);
	}

	/**
	 * AES解密
	 * @param encryptStr	加密后的密文
	 * @param key	密钥
	 * @return	源字符串
	 * @throws Exception
	 */
	public static String decrypt(String encryptStr, String key) throws Exception {

		byte[] sourceBytes = Base64.decodeBase64(encryptStr);
		byte[] keyBytes = key.getBytes(ENCODING);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM, "BC");
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivParameter.getBytes(ENCODING));
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(keyBytes, KEY_ALGORITHM),iv);
        byte[] decoded = cipher.doFinal(sourceBytes);
        return new String(decoded, ENCODING);
	}


	public static void main(String[] args) throws Exception {
		String key = "1234567890123456";

		// 加密
		long lStart = System.currentTimeMillis();
		String enString = AESpkcs7paddingUtil.encrypt("123Q1!!!!!!456.",key);
		System.out.println("加密后的字串是：" + enString);

		long lUseTime = System.currentTimeMillis() - lStart;
		System.out.println("加密耗时：" + lUseTime + "毫秒");

		// 解密
		lStart = System.currentTimeMillis();
		String DeString = AESpkcs7paddingUtil.decrypt("X9dcDawAB/Oke2cvgji3Eg==",key);
		System.out.println("解密后的字串是：" + DeString);
		lUseTime = System.currentTimeMillis() - lStart;
		System.out.println("解密耗时：" + lUseTime + "毫秒");
	}


}

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