AES android java 加密 java实现aes加密

Java 实现 AES 对称加密算法的加解密

• 前言
• 一、对称加密算法简介

• 1.对称加密
• 2.加密模式
• 3.填充模式

• 二、AES 加解密代码实例

• 1.生成 AES 密钥
• 2.AES 加解密
• 3.AES + nonce 加解密

前言

文章字数比较多，可直接查看代码：源码地址，文中描述有误的地方欢迎各位大神指导。

一、对称加密算法简介

1.对称加密

采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。

对称加密特点：

• 加密速度快，可以加密大文件。
• 密文可逆，一旦密钥文件泄漏，就会导致数据暴露。
• 加密后编码表找不到对应字符会出现乱码。
• 一般结合Base64使用。

2.加密模式

ECB

ECB（Electronic codebook）：电子密码本，需要加密的消息按照块密码的块大小被分为数个块，并对每个块进行独立加密。

• 优点 : 可以并行处理数据。
• 缺点 : 同样的原文生成同样的密文，不能很好的保护数据。

CBC

CBC（Cipher-block chaining）：密码块链接，每个明文块先与前一个密文块进行异或，然后再进行加密，在这种方法中，每个密文块都依赖于它前面的所有明文块。

• 优点 : 同样的原文生成的密文不一样。
• 缺点 : 串行处理数据。

3.填充模式

当需要按块处理的数据，数据长度不符合块处理需求时，按照一定的方法填充满块长的规则。

NoPadding

• 不填充，在AES加密算法下，要求原文长度必须是16byte的整数倍。

PKCS5Padding

• 数据块的大小为8位不够就补足。

二、AES 加解密代码实例

1.生成 AES 密钥

• AES 密钥长度默认只支持128、192、256 这三种长度，不合法的密钥长度程序会抛出异常。
• 生成 AES 密钥时会使用到随机数生成器，可以指定不同的随机数算法，也可以在创建随机数生成器时指定 seed。
• 初始化算法生成器时，如果不指定随机数生成器默认使用 new SecureRandom()。

代码如下：

public static SecretKey generateAESKey(int keysize) {
        try {
            // 校验密钥长度
            if (keysize != AES_KEY_SIZE_128 && keysize != AES_KEY_SIZE_192 && keysize != AES_KEY_SIZE_256) {
                keysize = AES_KEY_SIZE_128;
            }
            // 创建安全随机数生成器（SHA1PRNG）
            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance(RNG_ALGORITHM);
            // 创建 AES 算法生成器（AES）
            KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance(AES_ALGORITHM);
            // 初始化算法生成器
            generator.init(keysize, random);
            return generator.generateKey();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

2.AES 加解密

TODO

代码如下：

/**
     * AES 加密
     *
     * @param aseKey 密钥
     * @param plain  加密原文
     * @return 密文
     */
    public static byte[] aesEncrypt(byte[] aseKey, byte[] plain) {
        try {
            SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(aseKey, AES_ALGORITHM);
            // AES
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
            return cipher.doFinal(plain);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    
    /**
     * AES 解密
     *
     * @param aseKey    AES 密钥
     * @param encrypted 解密密文
     * @return 原文
     */
    public static byte[] aesDecrypt(byte[] aseKey, byte[] encrypted) {
        try {
            SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(aseKey, AES_ALGORITHM);
            // AES
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
            return cipher.doFinal(encrypted);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

3.AES + nonce 加解密

注意在使用 nonce 时，nonce 的长度不能超过 128，不然程序会抛出异常。

代码如下：

/**
     * AES 加密
     *
     * @param aseKey AES 密钥
     * @param plain  加密原文
     * @param nonce  随机值
     * @return 密文
     */
    public static byte[] aesEncrypt(byte[] aseKey, byte[] plain, byte[] nonce) {
        try {
            // AES
            SecretKey secretKeySpec = new SecretKeySpec(aseKey, AES_ALGORITHM);
            // 获取 AES 密码器（AES/GCM/PKCS5Padding）
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_GCM_ALGORITHM);
            GCMParameterSpec zeroIv = new GCMParameterSpec(128, nonce);
            // 初始化密码器（加密模型）
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec, zeroIv);
            return cipher.doFinal(plain);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    
        /**
     * AES 解密
     *
     * @param aseKey    AES 密钥
     * @param encrypted 解密密文
     * @param nonce     随机值
     * @return 原文
     */
    public static byte[] aesDecrypt(byte[] aseKey, byte[] encrypted, byte[] nonce) {
        try {
			// AES
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(aseKey, AES_ALGORITHM);
			// 获取 AES 密码器（AES/GCM/PKCS5Padding）
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_GCM_ALGORITHM);
            GCMParameterSpec zeroIv = new GCMParameterSpec(128, nonce);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec, zeroIv);
            return cipher.doFinal(encrypted);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    
    /**
     * 获取随机值
     *
     * @param len 随机值长度
     * @return
     */
    public static byte[] generatorNonce(int len) {
        byte[] values = new byte[len];
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        random.nextBytes(values);
        return values;
    }