Java使用AES加密和解密的实例详解
前言：
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。
AES是一种对称的加密算法，可基于相同的密钥进行加密和解密。Java采用AES算法进行加解密的逻辑大致如下：
1、生成/获取密钥
2、加/解密
1.1生成密钥
密钥的生成是通过KeyGenerator来生成的。通过获取一个KeyGenerator实例，然后调用其generateKey()方法即可生成一个SecretKey对象。大致逻辑一般如下：
private SecretKey geneKey() throws Exception { //获取一个密钥生成器实例 KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM); SecureRandom random = new SecureRandom(); random.setSeed("123456".getBytes());//设置加密用的种子，密钥 keyGenerator.init(random); SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); return secretKey; }
上述生成密钥的过程中指定了固定的种子，每次生成出来的密钥都是一样的。还有一种形式，我们可以通过不指定SecureRandom对象的种子，即不调用其setSeed方法，这样每次生成出来的密钥都可能是不一样的。
private SecretKey geneKey() throws Exception { //获取一个密钥生成器实例 KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM); SecureRandom random = new SecureRandom(); keyGenerator.init(random); SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); return secretKey; }
通过KeyGenerator的init(keySize)方法进行初始化，而不是通过传递SecureRandom对象进行初始化也可以达到上面的效果，每次生成的密钥都可能是不一样的。但是对应的keySize的指定一定要正确，AES算法的keySize是128。
private SecretKey geneKey() throws Exception { //获取一个密钥生成器实例 KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM); keyGenerator.init(128); SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); return secretKey; }
但是这种每次生成出来的密钥都是不同的情况下，我们需要把加密用的密钥存储起来，以供解密的时候使用，不然就没法进行解密了。
1.2密钥的存储
密钥SecretKey里面最核心的内容就是其中的密钥对应的字节数组，可以通过SecretKey的getEncoded()方法获取。然后把它存储起来即可。最简单的方式就是直接写入一个文件中。
//把上面的密钥存起来 Path keyPath = Paths.get("D:/aes.key"); Files.write(keyPath, secretKey.getEncoded());
1.3获取存储的密钥
获取存储的密钥的核心是把密钥的字节数组转换为对应的SecretKey。这可以通过SecretKeySpec来获取，其实现了SecretKey接口，然后构造参数里面将接收密钥的字节数组。
private SecretKey readKey(Path keyPath) throws Exception { //读取存起来的密钥 byte[] keyBytes = Files.readAllBytes(keyPath); SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, ALGORITHM); return keySpec; }
1.4加解密
Java采用AES算法进行加解密的过程是类似的，具体如下：
1、指定算法，获取一个Cipher实例对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);//算法是AES
2、生成/读取用于加解密的密钥
SecretKey secretKey = this.geneKey();
3、用指定的密钥初始化Cipher对象，同时指定加解密模式，是加密模式还是解密模式。
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
4、通过update指定需要加密的内容，不可多次调用。
cipher.update(content.getBytes());
5、通过Cipher的dofinal()进行最终的加解密操作。
byte[] result = cipher.doFinal();//加密后的字节数组