常用加密算法的Java实现总结(二) ——对称加密算法AES

1. 因子

       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。

2. JAVA实现

闲话少许，掠过AES加密原理及算法，关于这些直接搜索专业网站吧，我们直接看JAVA的具体实现。

2.1 加密

代码有详细解释，不多废话。

 /**
  * 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

代码有详细注释，不多废话

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。