JAVA实现AES加密、解密

一、什么是AES?

高级加密标准(英语:Advanced Encryption Standard,缩写:AES),是一种区块加密标准。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。

那么为什么原来的DES会被取代呢,,原因就在于其使用56位密钥,比较容易被破解。而AES可以使用128、192、和256位密钥,并且用128位分组加密和解密数据,相对来说安全很多。完善的加密算法在理论上是无法破解的,除非使用穷尽法。使用穷尽法破解密钥长度在128位以上的加密数据是不现实的,仅存在理论上的可能性。统计显示,即使使用目前世界上运算速度最快的计算机,穷尽128位密钥也要花上几十亿年的时间,更不用说去破解采用256位密钥长度的AES算法了。

目前世界上还有组织在研究如何攻破AES这堵坚厚的墙,但是因为破解时间太长,AES得到保障,但是所用的时间不断缩小。随着计算机计算速度的增快,新算法的出现,AES遭到的攻击只会越来越猛烈,不会停止的。

AES现在广泛用于金融财务、在线交易、无线通信、数字存储等领域,经受了最严格的考验,但说不定哪天就会步DES的后尘。

二、AES加密方式简析

* AES加密是对称加密 128 192 256 分别表示密钥的长度

* AES的加密方式会将明文拆分成不同的块进行加密,例如一个256 位的数据用128的密钥加密,则分成

明文1(128位)    明文2(128位)

加密

密文1(128位)    密文2(128位)

填充:

  如果明文不是128位(16字节)的则需要填充,即在明文某个地方补充到16个字节整数倍的长度,加解密时需要采用同样的填充方式,否则无法解密成功,以下是几种填充方式

** NoPadding
    不进行填充,但是这里要求明文必须要是16个字节的整数倍,这个可以使用者本身自己去实现填充,除了该种模式以外的其他填充模式,如果已经是16个字节的数据的话,会再填充一个16字节的数据

** PKCS5Padding(默认)
    在明文的末尾进行填充,填充的数据是当前和16个字节相差的数量,例如:
      未填充明文
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11

填充明文(缺少五个满足16个字节)
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,5,5,5,5,5

 由于使用PKCS7Padding/PKCS5Padding填充时,最后一个字节肯定为填充数据的长度,所以在解密后可以准确删除填充的数据

** ISO10126Padding
    在明文的末尾进行填充,当前和16个字节相差的数量填写在最后,其余字节填充随机数,例如:
      未填充明文
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11

填充明文(缺少五个满足16个字节)
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,c,b,4,1,5

模式

  模式是需要制定AES对明文进行加密时使用的模式(这里并不涉及具体的加密方法,只是加密步骤上的不同模式,在加解密时同样需要相同的模式,否则无法成功),一共提供了五种模式,模式的基本原理是近似的,但是细节上会有一些变化,如下:

** ECB模式(默认)电码本模式 Electronic Codebook Book

这个模式是默认的,就只是根据密钥的位数,将数据分成不同的块进行加密,加密完成后,再将加密后的数据拼接起来,过程如下:

明文(64字节) 密钥(16字节)

明文1(16字节)  明文2(16字节)  明文3(16字节)  明文4(16字节)

密文1(16字节)  密文2(16字节)  密文3(16字节)  密文4(16字节)

密文(64字节)

优点:简单、速度快、可并行
    缺点:如果明文块相同,则生成的密文块也相同,这样会导致安全性降低


    ** CBC模式   密码分组链接模式 Cipher Block Chaining

为了解决ECB模式的密文块相同的缺点,CBC的模式引入了一个初始向量概念,该向量必须是一个与密钥长度相等的数据,在第一次加密前,会使用初始化向量与第一块数据做异或运算,生成的新数据再进行加密,加密第二块之前,会拿第一块的密文数据与第二块明文进行异或运算后再进行加密,以此类推,解密时也是在解密后,进行异或运算,生成最终的明文。过程如下:

明文(63字节) 密钥 (16字节) 初始向量iv(16字节)

明文1(16字节) 明文2(16字节) 明文3(16字节) 明文4+一个0(16字节) 

异或  +初始向量        +密文1         +密文2         +密文3

密文1(16字节) 密文2(16字节) 密文3(16字节) 密文4(16字节) 

密文(64字节)

内容版权声明:除非注明,否则皆为本站原创文章。

转载注明出处:https://www.heiqu.com/f239248ae36940ae1bff1209e327e950.html