AES加密解密算法简介

Bertha 。 2024-03-26 22:00 77阅读 0赞

## 前言 ##

> 美国国家标准技术研究所在2001年发布了高级加密标准（AES）。AES是一个对称分组密码算法，旨在取代DES成为广泛使用的标准。 根据使用的密码长度，AES最常见的有3种方案，用以适应不同的场景要求，分别是AES-128、AES-192和AES-256。本文主要对AES-128进行介绍，另外两种的思路基本一样，只是轮数会适当增加。

## AES加密过程图解 ##

![加密算法图解][02000742_0EDr.png] AES加密过程涉及到4种操作：

1.  字节替代（SubBytes）
2.  行移位（ShiftRows）
3.  列混淆（MixColumns）
4.  轮密钥加（AddRoundKey）

解密过程分别为对应的逆操作。由于每一步操作都是可逆的，按照相反的顺序进行解密即可恢复明文。加解密中每轮的密钥分别由初始密钥扩展得到。算法中16字节的明文、密文和轮密钥都以一个4x4的矩阵表示。

## 加密代码示例 ##

### java加密代码 ###

/**
         * 对字符串加密
         *
         * @param str
         * @return
         * @throws InvalidKeyException
         * @throws IllegalBlockSizeException
         * @throws BadPaddingException
         */
        public byte[] encrytor(String str, String password) throws InvalidKeyException,
                IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
            random.setSeed(password.getBytes());
            kgen.init(128, random);
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
            byte[] byteContent = str.getBytes("utf-8");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
            return result;
        }
    
        /**
         * 对字符串解密
         *
         * @param buff
         * @return
         * @throws InvalidKeyException
         * @throws IllegalBlockSizeException
         * @throws BadPaddingException
         */
        public byte[] decryptor(byte[] buff, String password) throws InvalidKeyException,
                IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
            random.setSeed(password.getBytes());
            kgen.init(128, random);
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
            byte[] result = cipher.doFinal(buff);
            return result; // 加密
        }
    
        /**
         * 将二进制转换成16进制
         *
         * @param buf
         * @return
         */
        public 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();
        }
    
        /**
         * 将16进制转换为二进制
         *
         * @param hexStr
         * @return
         */
        public 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;
        }

### 加密解密示例 ###

String content="www.buglife.cn";
            //秘钥
            String password = "buglife-secret";
            byte[] encryptResult = encrytor(content, password);
    
            //加密结果
            String encryptResultStr = parseByte2HexStr(encryptResult);
    
            //解密
            byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(encryptResultStr);
            byte[] decryptResult = decryptor(decryptFrom, password);
            //解密结果
            String res = new String(decryptResult);

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