AES（高级加密标准）

AES 简介

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。

该算法为比利时密码学家 Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 所设计，结合两位作者的名字，以 Rijndael 为名投稿高级加密标准的甄选流程。（Rijndael 的发音近于 "Rhine doll"）

对称加密

AES 属于对称加密算法

简单的加密解密过程如下：

加密：明文 P —（使用密钥 K，AES 加密函数处理）—> 密文 C

解密：密文 C —（使用密钥 K，AES 解密函数处理）—> 明文 P

各部分介绍：

名称	描述
明文 P	未经加密的数据
密钥 K	加密明文所用的密码。在对称加密算法中，加密和解密的密钥是相同的。所在在使用对称加密算法时，注意保护密钥。
密文 C	加密处理后的数据
AES 加密函数	通过输入明文和密钥，进行 AES 加密输出密文
AES 解密函数	通过输入密文和密钥，进行 AES 解密输出明文

从上面过程简单理解对称加密，就是加密和解密过程都是用相同的密钥。

而非对称加密，则是加密和解密过程使用不同的密钥。

对比如下：

	对称加密	非对称加密
常见例子	DES、AES	RSA
优点	效率高，速度快，适合大数据的加密	安全性高（各自保存私钥、公钥，不需要将私钥分给别人）
缺点	密钥管理和分发困难，密钥管理负担重	加密解密速度慢，效率低，只适合少量数据加密的场景

AES 特点

项目	说明	备注
密钥长度	128位（16Byte）、192位（24Byte）、256位（32Byte）	默认：128位
分组密码工作模式	ECB,CBC,PCBC,CTR,CTS,CFB,CFB8 至 CFB128,OFB,OFB8 至 OFB128
填充方式	NoPadding, ISO10126Padding, OAEPPadding, PKCS1Padding, PKCS5Padding, SSL3Padding

采用不同的工作模式（分组密码工作模式），可能会涉及到 初始化向量（IV） 和 填充模式 的选择。

在密码学中，一个密钥只能加密长度等于密钥长度的数据。

为了加密更多的数据，需要对数据进行合理的分组。

分组密码工作模式则是按照不同的密码规则进行分组（用于加密和认证）。

最后一块数据长度不足密钥长度时，则需要使用合适的 填充模式 进行填充，然后加入处理。

分组过程中通常还会加入初始化向量进行随机化，以保证安全。

Java 实现 AES 加密

Java 中支持的分组密码工作模式：

NONE

CBC

CCM

CFB, CFBx

CTR

CTS

ECB

GCM

OFB, OFBx

PCBC

支持的填充模式：

NoPadding

ISO10126Padding

OAEPPadding

PKCS1Padding

PKCS5Padding

SSL3Padding

测试代码数据/配置如下：

	配置
编码	`UTF-8`
加密算法	`AES`
分组密码工作模式	`CBC`
填充模式	`PKCS5Padding`
密钥	`_zone_@2019.code`
初始化向量	`luanlaibuyaomofa`
密文类型	`Base64`
明文	`今天晚上12点#天台第二个花盆下面#放着两个地址#连线的中点是见面地点#只需两个人见面#不要报999#有内鬼！终止交易！#...#`
密文	`TM7UzTfjNAQF2j3qkMHrgkkw1AG/67KC7Borth0OyAS9hroGGFhW1JeSUXrDMZJ1uAR26pMHhefKvgEdqg+f36QYLQR5MM+T1QGdI/TFUZ/ktobmfL9bJmejYqhZkH5UqdZpi27t6d9rMMJ+6htjZzqRcS4tpYFFbmx7E2TDHcqteNlFi77Z36s4wdU5Iugx7/PwKwBPwpqvNJwLvvH7nPY8r9fOuV/+1o6H55l/r3o=`

private static final String key = "_zone_@2019.code";            // 密钥
private static final String iv  = "luanlaibuyaomofa";            // 初始化向量

private static final String ALGORITHM_NAME   = "AES";            // 使用 AES 加密
private static final String DEFAULT_MODE     = "CBC";            // 分组密码工作模式
private static final String DEFAULT_PADDING  = "PKCS5Padding";   // 填充模式

private static final String DEFAULT_ENCODE   = "UTF-8";          // 文本编码

private static final String DEFAULT_CHIPHER_INSTANCE = ALGORITHM_NAME+"/"+DEFAULT_MODE+"/"+DEFAULT_PADDING;  // AES/CBC/PKCS5Padding
private static String CipherMode = DEFAULT_CHIPHER_INSTANCE;

private static IvParameterSpec getIvParameterSpec(String iv) {
    final int MAX_SIZE = 16;
    if (iv == null) {
        iv = "";
    }
    byte[] data = new byte[MAX_SIZE];
    byte[] data_str = iv.getBytes();
    for (int i = 0, len = data_str.length; i < MAX_SIZE; ++i) {
        data[i] = (i < len) ? data_str[i] : 0;
    }
    return new IvParameterSpec(data);
}

public String encrypt_base64(String key, String data) throws Exception {
    try {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CipherMode);
        SecretKeySpec keyspec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), ALGORITHM_NAME);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyspec, getIvParameterSpec(iv));
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(data.getBytes());
        return Base64.encodeToString(encrypted, Base64.DEFAULT);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }
}

public String decrypt_base64(String key, String data) throws Exception {
    try {
        byte[] encrypted = Base64.decode(data.getBytes(), Base64.DEFAULT);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CipherMode);
        SecretKeySpec keyspec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), ALGORITHM_NAME);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyspec, getIvParameterSpec(iv));
        byte[] original = cipher.doFinal(encrypted);
        return new String(original, DEFAULT_ENCODE);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }
}

结果如图：

http://tool.chacuo.net/cryptaes

http://www.seacha.com/tools/aes.html

参考资料

标题	链接
高级加密标准	`https://zh.wikipedia.org/wiki/高级加密标准`
分组密码工作模式	`https://zh.wikipedia.org/wiki/分组密码工作模式`
初始向量	`https://zh.wikipedia.org/wiki/初始向量`
填充	`https://zh.wikipedia.org/wiki/填充_(密码学)`