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。
大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。
AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“状态（state）”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。（Rijndael加密法因支持更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：
- AddRoundKey — 矩阵中的每一个字节都与该次轮秘钥（round key）做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。
- SubBytes — 通过个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。
- ShiftRows — 将矩阵中的每个横列进行循环式移位。
- MixColumns — 为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。
最后一个加密循环中省略MixColumns步骤，而以另一个AddRoundKey取代。
Java基本实现：
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package com.stone.security; import java.util.Arrays; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.SecretKey; import javax.crypto.spec.IvParameterSpec; /** * AES 算法 对称加密，密码学中的高级加密标准 2005年成为有效标准 */public class AES { static Cipher cipher; static final String KEY_ALGORITHM = "AES"; static final String CIPHER_ALGORITHM_ECB = "AES/ECB/PKCS5Padding"; static final String CIPHER_ALGORITHM_CBC = "AES/CBC/PKCS5Padding"; /** * AES/CBC/NoPadding 要求 * 密钥必须是16位的；Initialization vector (IV) 必须是16位 * 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 * * 由于固定了位数，所以对于被加密数据有中文的, 加、解密不完整 * * 可 以看到，在原始数据长度为16的整数n倍时，假如原始数据长度等于16*n，则使用NoPadding时加密后数据长度等于16*n， * 其它情况下加密数据长 度等于16*(n+1)。在不足16的整数倍的情况下，假如原始数据长度等于16*n+m[其中m小于16]， * 除了NoPadding填充之外的任何方 式，加密数据长度都等于16*(n+1). */ static final String CIPHER_ALGORITHM_CBC_NoPadding = "AES/CBC/NoPadding"; static SecretKey secretKey; public static void main(String[] args) throws Exception { method1("a*jal)k32J8czx囙国为国宽"); method2("a*jal)k32J8czx囙国为国宽"); method3("a*jal)k32J8czx囙国为国宽"); method4("123456781234囙为国宽");// length = 16 method4("12345678abcdefgh");// length = 16 } /** * 使用AES 算法 加密，默认模式 AES/ECB */ static void method1(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM); //KeyGenerator 生成aes算法密钥 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密钥的长度为：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//使用加密模式初始化 密钥 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 System.out.println("method1-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//使用解密模式初始化 密钥 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method1-解密后：" + new String(decrypt)); } /** * 使用AES 算法 加密，默认模式 AES/ECB/PKCS5Padding */ static void method2(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_ECB); //KeyGenerator 生成aes算法密钥 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密钥的长度为：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//使用加密模式初始化 密钥 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 System.out.println("method2-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//使用解密模式初始化 密钥 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method2-解密后：" + new String(decrypt)); } static byte[] getIV() { String iv = "1234567812345678"; //IV length: must be 16 bytes long return iv.getBytes(); } /** * 使用AES 算法 加密，默认模式 AES/CBC/PKCS5Padding */ static void method3(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_CBC); //KeyGenerator 生成aes算法密钥 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密钥的长度为：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用加密模式初始化 密钥 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 System.out.println("method3-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用解密模式初始化 密钥 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method3-解密后：" + new String(decrypt)); } /** * 使用AES 算法 加密，默认模式 AES/CBC/NoPadding 参见上面对于这种mode的数据限制 */ static void method4(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_CBC_NoPadding); //KeyGenerator 生成aes算法密钥 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密钥的长度为：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用加密模式初始化 密钥 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes(), 0, str.length()); //按单部分操作加密或解密数据，或者结束一个多部分操作。 System.out.println("method4-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用解密模式初始化 密钥 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method4-解密后：" + new String(decrypt)); } } |
