Java实现AES加密

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#java #加密 #AES

一、AES的定义

高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES），在密码学中又称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。

二、Java实现AES

2.1加密

    /**
     * 加密
     * 
     * @param content 需要加密的内容
     * @param password  加密密码
     * @return
     */
    public static byte[] encrypt(String content, String password) {
        try {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
            byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化
            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
            return result; // 加密
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

2.2解密

注意：解密的时候要传入byte数组

    /**解密
     * @param content  待解密内容
     * @param password 解密密钥
     * @return
     */
    public static byte[] decrypt(byte[] content, String password) {
        try {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);// 初始化
            byte[] result = cipher.doFinal(content);
            return result; // 加密
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

2.3测试代码

String content = "test";
String password = "12345678";
//加密
System.out.println("加密前：" + content);
byte[] encryptResult = encrypt(content, password);
//解密
byte[] decryptResult = decrypt(encryptResult,password);
System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));

输出结果如下：

加密前：test
解密后：test

2.4 容易出错的地方

但是如果我们将测试代码修改一下，如下：

                String content = "test";
                String password = "12345678";
                //加密
                System.out.println("加密前：" + content);
                byte[] encryptResult = encrypt(content, password);
                try {
                        String encryptResultStr = new String(encryptResult,"utf-8");
                        //解密
                        byte[] decryptResult = decrypt(encryptResultStr.getBytes("utf-8"),password);
                        System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));
                } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                        e.printStackTrace();
                }

则，系统会报出如下异常：

javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Input length must be multiple of 16 when decrypting with padded cipher
        at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)
        at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)
        at com.sun.crypto.provider.AESCipher.engineDoFinal(DashoA13*..)
        at javax.crypto.Cipher.doFinal(DashoA13*..)

这主要是因为加密后的byte数组是不能强制转换成字符串的，换言之：字符串和byte数组在这种情况下不是互逆的；要避免这种情况，我们需要做一些修订，可以考虑将二进制数据转换成十六进制表示，主要有如下两个方法：

2.4.1将二进制转换成16进制

        /**将二进制转换成16进制
         * @param buf
         * @return
         */
        public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) {
                StringBuffer sb = new StringBuffer();
                for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
                        String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);
                        if (hex.length() == 1) {
                                hex = '0' + hex;
                        }
                        sb.append(hex.toUpperCase());
                }
                return sb.toString();
        }

2.4.2 将16进制转换为二进制

        /**将16进制转换为二进制
         * @param hexStr
         * @return
         */
        public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
                if (hexStr.length() < 1)
                        return null;
                byte[] result = new byte[hexStr.length()/2];
                for (int i = 0;i< hexStr.length()/2; i++) {
                        int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2, i*2+1), 16);
                        int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2+1, i*2+2), 16);
                        result[i] = (byte) (high * 16 + low);
                }
                return result;
        }

然后，我们再修订以上测试代码，如下：

                String content = "test";
                String password = "12345678";
                //加密
                System.out.println("加密前：" + content);
                byte[] encryptResult = encrypt(content, password);
                String encryptResultStr = parseByte2HexStr(encryptResult);
                System.out.println("加密后：" + encryptResultStr);
                //解密
                byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(encryptResultStr);
                byte[] decryptResult = decrypt(decryptFrom,password);
                System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));

测试结果如下：

加密前：test
加密后：73C58BAFE578C59366D8C995CD0B9D6D
解密后：test

2.5 另外一种加密方式

还有一种加密方式，大家可以参考如下：

    /**
    * 加密
    *
    * @param content 需要加密的内容
    * @param password  加密密码
    * @return
    */
    public static byte[] encrypt2(String content, String password) {
        try {
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(password.getBytes(), "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding");
            byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化
            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
            return result; // 加密
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

这种加密方式有两种限制

  • 密钥必须是16位的
  • 待加密内容的长度必须是16的倍数，如果不是16的倍数，就会出如下异常：
javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Input length not multiple of 16 bytes
        at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.a(DashoA13*..)
        at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)
        at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)
        at com.sun.crypto.provider.AESCipher.engineDoFinal(DashoA13*..)
        at javax.crypto.Cipher.doFinal(DashoA13*..)

要解决如上异常，可以通过补全传入加密内容等方式进行避免。

转载自hbcui1984的专栏

JAVA AES 加密
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