Java—實現AES加密

JAVA實現AES加密

1. 因子

       上次介紹了《JAVA實現DES加密》，中間提到近些年DES使用越來越少，原因就在於其使用56位密鑰，比較容易被破解，近些年來逐漸被AES替代，AES已經變成目前對稱加密中最流行算法之一；AES可以使用128、192、和256位密鑰，並且用128位分組加密和解密數據。本文就簡單介紹如何通過JAVA實現AES加密。

2. JAVA實現

閒話少許，掠過AES加密原理及算法，關於這些直接搜索專業網站吧，我們直接看JAVA的具體實現。

2.1 加密

代碼有詳細解釋，不多廢話。

/**
 * 加密
 *
 * @param content 需要加密的內容
 * @param password  加密密碼
 * @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");// 創建密碼器
                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

代碼有詳細註釋，不多廢話

注意：解密的時候要傳入byte數組

/**解密
 * @param content  待解密內容
 * @param password 解密密鑰
 * @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");// 創建密碼器
                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 測試代碼

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("解密後：" + new String(decryptResult));

輸出結果如下：

加密前：test
解密後：test

2.4 容易出錯的地方

但是如果我們將測試代碼修改一下，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("解密後：" + new String(decryptResult));
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
        e.printStackTrace();
}

則，系統會報出如下異常：

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*..)

這主要是因爲加密後的byte數組是不能強制轉換成字符串的，換言之：字符串和byte數組在這種情況下不是互逆的；要避免這種情況，我們需要做一些修訂，可以考慮將二進制數據轉換成十六進制表示，主要有如下兩個方法：

2.4.1將二進制轉換成16進制

/**將二進制轉換成16進制
 * @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 將16進制轉換爲二進制

/**將16進制轉換爲二進制
 * @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;
}

然後，我們再修訂以上測試代碼，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("加密後：" + encryptResultStr);
//解密
byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(encryptResultStr);
byte[] decryptResult = decrypt(decryptFrom,password);
System.out.println("解密後：" + new String(decryptResult));

測試結果如下：

加密前：test
加密後：73C58BAFE578C59366D8C995CD0B9D6D
解密後：test

 

2.5 另外一種加密方式

還有一種加密方式，大家可以參考如下：

/**
      * 加密
      *
      * @param content 需要加密的內容
      * @param password  加密密碼
      * @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;
     }

這種加密方式有兩種限制

• 密鑰必須是16位的
• 待加密內容的長度必須是16的倍數，如果不是16的倍數，就會出如下異常：

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*..)

要解決如上異常，可以通過補全傳入加密內容等方式進行避免。