AES算法简介

AES 算法

  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。

  上面摘抄自的一段文字描述，关于AES如果想了解更多的理论支持，自行百度即可。

  从本人的观点整理出几个重点：

  · 没有任何一种加密算法是绝对安全的，安全都是相对性的行为。

  · 随着计算机算力的提升，原本较为安全的DES，可以在通过普通机器短时间内破解。

  · 为了解决DES安全性的困扰，在DES的基础上发展出来3DES加密算法，通过对DES的反复应用，达到提高安全性的目的。

  · AES是下一代对称加密算法，安全性在DES和3DES之上，可以更加全面地保证传输过程中的安全性。

  · AES分组和秘钥大小可以为128位、192位和256位，然而AES只要求分组大小为128版本。、

  · 算法的循环：128位循环10轮、192位循环12轮、256位循环14轮。

  Maven 依赖

<dependency>    <groupId>commons-codec</groupId>    <artifactId>commons-codec</artifactId>    <version>1.9</version></dependency><dependency>    <groupId>log4j</groupId>    <artifactId>log4j</artifactId>    <version>1.2.17</version></dependency>

  工具类

  AESUtil提供了针对文本内容、字节数组内容的加解密实现，AESUtil工具类可以直接复制使用，代码如下：

package com.arhorchin.securitit.enordecryption.aes;import java.security.SecureRandom;import javax.crypto.Cipher;import javax.crypto.KeyGenerator;import javax.crypto.SecretKey;import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;import org.apache.log4j.Logger;/** * @author Securitit. * @note AES加密算法实现. */public class AESUtil {    /**     * logger.     */    private static Logger logger = Logger.getLogger(AESUtil.class);    /**     * UTF-8字符集.     */    public final static String CHARSET_UTF8 = "UTF-8";    /**     * 对文本内容进行加密.     * @param plainText 待加密明文内容.     * @param aseKey AES秘钥.     * @return 加密的密文.     */    public static String encodeText(String plainText, String aseKey) throws Exception {        Cipher cipher = null;        byte[] cipherBts = null;        try {            // 初始化加密组件.            cipher = initAESCipher(aseKey, Cipher.ENCRYPT_MODE);            // 字节数组加密.            cipherBts = cipher.doFinal(plainText.getBytes(CHARSET_UTF8));            return Base64.encodeBase64URLSafeString(cipherBts);        } catch (Exception ex) {            logger.error("AESUtil.encodeText.", ex);            return "";        }    }    /**     * 对文本密文进行解密.     * @param cipherText 待解密密文.     * @param aseKey AES秘钥.     * @return 解密的明文.     */    public static String decodeText(String cipherText, String aseKey) {        Cipher cipher = null;        byte[] result = null;        try {            // 初始化解密组件.            cipher = initAESCipher(aseKey, Cipher.DECRYPT_MODE);            // 字节数组解密.            result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(cipherText));            return new String(result, CHARSET_UTF8);        } catch (Exception ex) {            logger.error("AESUtil.decodeText.", ex);            return "";        }    }        /**     * 对字节数组内容进行加密.     * @param plainText 待加密明文内容.     * @param aseKey AES秘钥.     * @return 加密的密文.     */    public static byte[] encodeBytes(byte[] plainBytes, String aseKey) throws Exception {        Cipher cipher = null;        byte[] cipherBts = null;        try {            // 初始化加密组件.            cipher = initAESCipher(aseKey, Cipher.ENCRYPT_MODE);            // 字节数组加密.            cipherBts = cipher.doFinal(plainBytes);            return cipherBts;        } catch (Exception ex) {            logger.error("AESUtil.encodeBytes.", ex);            return null;        }    }    /**     * 对字节数组密文进行解密.     * @param cipherText 待解密密文.     * @param aseKey AES秘钥.     * @return 解密的明文.     */    public static byte[] decodeBytes(byte[] cipherBytes, String aseKey) {        Cipher cipher = null;        byte[] result = null;        try {            // 初始化解密组件.            cipher = initAESCipher(aseKey, Cipher.DECRYPT_MODE);            // 字节数组解密.            result = cipher.doFinal(cipherBytes);            return result;        } catch (Exception ex) {            logger.error("AESUtil.decodeBytes.", ex);            return null;        }    }    /**     * 初始化 AES Cipher.     * @param aesKey 密钥.     * @param cipherMode 密码模式.     * @return Cipher .     */    private static Cipher initAESCipher(String aesKey, int cipherMode) throws Exception {        Cipher cipher = null;        SecretKey secretKey = null;        SecureRandom secureRandom = null;        KeyGenerator keyGenerator = null;        SecretKeySpec secretKeySpec = null;        keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");        // 根据传入的随机源sKey初始128位的密钥.        secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");        secureRandom.setSeed(aesKey.getBytes());        keyGenerator.init(128, secureRandom);        // 生成密钥.        secretKey = keyGenerator.generateKey();        // 获取密钥数组.        secretKeySpec = new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), "AES");        cipher = Cipher.getInstance("AES");        // 初始化加密后的密码.        cipher.init(cipherMode, secretKeySpec);        return cipher;    }}

  工具类测试

  在Maven依赖引入正确的情况下，复制上面的代码到项目中，修改package，可以直接使用，下面我们对工具类进行简单测试。测试类代码如下：

package com.arhorchin.securitit.enordecryption.aes;import java.util.Arrays;/** * @author Securitit. * @note ASEUtil测试类. */public class ASEUtilTester {    /**     * AES测试秘钥.     */    private static String AES_KEY = "ABCDEFGHIJKLMNOP";        public static void main(String[] args) throws Exception {        String plainText = "This is 一段明文内容！";        String cipherText = null;        // 文本加解密测试.        System.out.println("----------------------- 文本加解密测试 -------------------------");        System.out.println("明文：" + plainText);        cipherText = AESUtil.encodeText(plainText, AES_KEY);        System.out.println("密文：" + cipherText);        plainText = AESUtil.decodeText(cipherText, AES_KEY);        System.out.println("解密明文：" + plainText);        System.out.println();        System.out.println("----------------------- 字节数组加解密测试 -------------------------");        byte[] plainBytes = plainText.getBytes("UTF-8");        byte[] cipherBytes = null;        System.out.println("明文：" + Arrays.toString(plainBytes));        cipherBytes = AESUtil.encodeBytes(plainBytes, AES_KEY);        System.out.println("密文：" + Arrays.toString(cipherBytes));        plainBytes = AESUtil.decodeBytes(cipherBytes, AES_KEY);        System.out.println("解密明文：" + Arrays.toString(plainBytes));        System.out.println();    }    }

  控制台输出

  查看Console中的控制台内容，明文和解密后明文对比，可以确认AESUtil可以正常工作，控制台如下图：

----------------------- 文本加解密测试 -------------------------明文：This is 一段明文内容！密文：zMveVvAPvWzYkxAJfjOHy1KJ_XVG3fk38MTp-aWxq54解密明文：This is 一段明文内容！----------------------- 字节数组加解密测试 -------------------------明文：[84, 104, 105, 115, 32, 105, 115, 32, -28, -72, -128, -26, -82, -75, -26, -104, -114, -26, -106, -121, -27, -122, -123, -27, -82, -71, -17, -68, -127]密文：[-52, -53, -34, 86, -16, 15, -67, 108, -40, -109, 16, 9, 126, 51, -121, -53, 82, -119, -3, 117, 70, -35, -7, 55, -16, -60, -23, -7, -91, -79, -85, -98]解密明文：[84, 104, 105, 115, 32, 105, 115, 32, -28, -72, -128, -26, -82, -75, -26, -104, -114, -26, -106, -121, -27, -122, -123, -27, -82, -71, -17, -68, -127]

  总结

  AES是DES、3DES的后续产物，是随着计算机的发展而发展来的，计算机算力的提升正在考验着所有的密码算法。在过去需要估算需要几十年或者上百年时间才能破解的算法，在今时今日，单计算节点甚至于计算节点集群，只需要很快的时间就可以还原出原文。在这样的环境下，算法安全不再是空谈，需要我们选择密码算法方案时，一定要慎重，以保证业务的安全性。

  若文中存在错误和不足，欢迎指正！