加密算法之DES/AES

加密算法根据密钥分类上来说可以分为对称加密和非对称加密两类，对称加密的意思是加密和解密都是一个密钥，如DES，非对称加密就是加密和解密的密钥不是一个，典型的如RSA，公钥加密私钥解密或者私钥加密公钥解密，这里要介绍的就是对称加密的DES。

参考百科的解释：

DES全程Data Encryption Standard，从字面意思上来说即是数据加密标准，DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为7个字节共56位,是DES算法的工作密钥;Data为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。

以下是一个实例：

package com.java.algorithm.encrypt;

import java.io.IOException;
import java.security.SecureRandom;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

public class DesUtil {

private final static String DES = "DES";

public static void main(String[] args) throws Exception {
String data = "123 456";
String key = "wang!@#$%";
System.err.println(encrypt(data, key));
System.err.println(decrypt(encrypt(data, key), key));

}

/**
* Description 根据键值进行加密
* @param data
* @param key  加密键byte数组
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encrypt(String data, String key) throws Exception {
byte[] bt = encrypt(data.getBytes(), key.getBytes());
String strs = new BASE64Encoder().encode(bt);
return strs;
}

/**
* Description 根据键值进行解密
* @param data
* @param key  加密键byte数组
* @return
* @throws IOException
* @throws Exception
*/
public static String decrypt(String data, String key) throws IOException,
Exception {
if (data == null)
return null;
BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
byte[] buf = decoder.decodeBuffer(data);
byte[] bt = decrypt(buf,key.getBytes());
return new String(bt);
}

/**
* Description 根据键值进行加密
* @param data
* @param key  加密键byte数组
* @return
* @throws Exception
*/
private static byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 生成一个可信任的随机数源
SecureRandom sr = new SecureRandom();

// 从原始密钥数据创建DESKeySpec对象
DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

// 创建一个密钥工厂，然后用它把DESKeySpec转换成SecretKey对象
SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);
SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);

// Cipher对象实际完成加密操作
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES);

// 用密钥初始化Cipher对象
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, securekey, sr);

return cipher.doFinal(data);
}

/**
* Description 根据键值进行解密
* @param data
* @param key  加密键byte数组
* @return
* @throws Exception
*/
private static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 生成一个可信任的随机数源
SecureRandom sr = new SecureRandom();

// 从原始密钥数据创建DESKeySpec对象
DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

// 创建一个密钥工厂，然后用它把DESKeySpec转换成SecretKey对象
SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);
SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);

// Cipher对象实际完成解密操作
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES);

// 用密钥初始化Cipher对象
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, securekey, sr);

return cipher.doFinal(data);
}
}

DES的java接口十分简单，网上随便一搜就有了，一个不是搞研究的人也不用去深究其底层的实现原理，原理简单来讲就是讲数据的按位置做迭代置换，最后生成密文。

近些年DES使用越来越少，原因就在于其使用56位密钥，比较容易被破解，近些年来逐渐被AES替代，AES已经变成目前对称加密中最流行算法之一；AES可以使用128、192、和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据。本文就简单介绍如何通过JAVA实现AES加密。

作为DES的继任者，AES（Advanced
Encryption Standard）在密码学中又称Rijndael加密法，这个标准用来替代原先的DES，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。

下面是实例代码：

package com.java.algorithm.encrypt;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;

import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class AesUtil {
/**
* 加密
*
* @param content
*            需要加密的内容
* @param password
*            加密密码
* @return
*/
public static byte[] encrypt(String content, String password) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
return result; // 加密
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}

/**
* 解密
*
* @param content
*            待解密内容
* @param password
*            解密密钥
* @return
*/
public static byte[] decrypt(byte[] content, String password) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(content);
return result; // 加密
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
String content = "test";
String password = "12345678";
//加密
System.out.println("加密前：" + content);
byte[] encryptResult = encrypt(content, password);
//解密
byte[] decryptResult = decrypt(encryptResult,password);
System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));
}
}

陷阱：

但是如果我们将测试代码修改一下，如下：

String content = "test";

String password = "12345678";

//加密

System.out.println("加密前：" + content);

byte[] encryptResult = encrypt(content, password);

try {

String encryptResultStr = new String(encryptResult,"utf-8");

//解密

byte[] decryptResult = decrypt(encryptResultStr.getBytes("utf-8"),password);

System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));

} catch (UnsupportedEncodingException e) {

e.printStackTrace();

}

则，系统会报出如下异常：

javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Input length must be multiple of 16 when decrypting with padded cipher

at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)

at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)

at com.sun.crypto.provider.AESCipher.engineDoFinal(DashoA13*..)

at javax.crypto.Cipher.doFinal(DashoA13*..)

这主要是因为加密后的byte数组是不能强制转换成字符串的，换言之：字符串和byte数组在这种情况下不是互逆的；要避免这种情况，我们需要做一些修订，可以考虑将二进制数据转换成十六进制表示，主要有如下两个方法：

2.4.1将二进制转换成16进制

/**将二进制转换成16进制

* @param buf

* @return

*/

public static 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();

}

2.4.2 将16进制转换为二进制

/**将16进制转换为二进制

* @param hexStr

* @return

*/

public static 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;

}

然后，我们再修订以上测试代码，如下：

String content = "test";

String password = "12345678";

//加密

System.out.println("加密前：" + content);

byte[] encryptResult = encrypt(content, password);

String encryptResultStr = parseByte2HexStr(encryptResult);

System.out.println("加密后：" + encryptResultStr);

//解密

byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(encryptResultStr);

byte[] decryptResult = decrypt(decryptFrom,password);

System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));

测试结果如下：

加密前：test

加密后：73C58BAFE578C59366D8C995CD0B9D6D

解密后：test

2.5 另外一种加密方式

还有一种加密方式，大家可以参考如下：

/**

* 加密

*

* @param content 需要加密的内容

* @param password 加密密码

* @return

*/

public static byte[] encrypt2(String content, String password) {

try {

SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(password.getBytes(), "AES");

Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding");

byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化

byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);

return result; // 加密

} catch (NoSuchAlgorithmException e) {

e.printStackTrace();

} catch (NoSuchPaddingException e) {

e.printStackTrace();

} catch (InvalidKeyException e) {

e.printStackTrace();

} catch (UnsupportedEncodingException e) {

e.printStackTrace();

} catch (IllegalBlockSizeException e) {

e.printStackTrace();

} catch (BadPaddingException e) {

e.printStackTrace();

}

return null;

}

这种加密方式有两种限制

密钥必须是16位的
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

at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.a(DashoA13*..)

at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)

at com.sun.crypto.provider.SunJCE_f.b(DashoA13*..)

at com.sun.crypto.provider.AESCipher.engineDoFinal(DashoA13*..)

at javax.crypto.Cipher.doFinal(DashoA13*..)

要解决如上异常，可以通过补全传入加密内容等方式进行避免。