Java实现AES加密

一、AES的定义

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。

二、Java实现AES

2.1加密

/**
* 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;
}

2.2解密

注意：解密的时候要传入byte数组

/**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;
}

2.3测试代码

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));

输出结果如下：

加密前：test
解密后：test

2.4 容易出错的地方

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。

转载自hbcui1984的专栏