AES简介
高级加密标准(AES,Advanced Encryption Standard)为最常见的对称加密算法(微信小程序加密传输就是用这个加密算法的)。对称加密算法也就是加密和解密用相同的密钥，具体的加密流程如下图
使用
- 安卓中AES加密方案如下：
- 安卓里面提供了2个API:SecretKeySpec和Cipher
- 明文和密文，由Ciper提供加密和解密的函数
第一步：首先生成秘钥
/**
* 生成秘钥
* @return Base64编码的秘钥
*/
public static String generateSecretKey() {
try {
// 获取Key生成器实例,一般一个实例可以多次用来生成秘钥
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(AES);
// 256位
keyGenerator.init(256);
// 生成密钥
SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
// 获取密钥
byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded();
return Base64.encodeToString(keyBytes, Base64.DEFAULT);// 生成的秘钥转换成Base64编码,加、解密时需要用Base64还原秘钥
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
第二步：加密明文
/**
* 加密
* @param plaintext 明文
* @param key 秘钥
* @return Base64编码的密文
*/
public static String encrypt(String plaintext, String key) {
try {
// Base64还原秘钥
byte[] keyBytes = Base64.decode(key.getBytes(), Base64.DEFAULT);
// 还原密钥对象
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(keyBytes, AES);
// 加密初始化实例
Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_CBC_PKCS5_PADDING);
// CBC模式需要添加一个参数IvParameterSpec，ECB模式则不需要
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(new byte[cipher.getBlockSize()]));
byte[] result = cipher.doFinal(plaintext.getBytes("UTF-8"));
return Base64.encodeToString(result, Base64.DEFAULT);// 生成的密文转换成Base64编码出文本,解密时需要用Base64还原出密文
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
第三步：解密密文
/**
* 解密
* @param ciphertext 密文
* @param key 秘钥
* @return 明文
*/
public static String decrypt(String ciphertext, String key) {
try {
byte[] keyBytes = Base64.decode(key.getBytes(), Base64.DEFAULT);// Base64还原秘钥
// 还原密钥对象
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(keyBytes, AES);
// 加密初始化实例
Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_CBC_PKCS5_PADDING);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(new byte[cipher.getBlockSize()]));
// Base64还原密文
byte[] cipherBytes = Base64.decode(ciphertext, Base64.DEFAULT);
byte[] result = cipher.doFinal(cipherBytes);
return new String(result, "UTF-8");
} 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();
} catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
几个全局变量
private static final String AES_CBC_PKCS5_PADDING = "AES/CBC/PKCS5Padding";
private static final String AES = "AES";
密钥
用来加密明文的密码，在对称加密算法中，加密与解密的密钥是相同的。密钥为接收方与发送方协商产生，但不可以直接在网络上传输，否则会导致密钥泄漏，通常是通过非对称加密算法加密密钥，然后再通过网络传输给对方，或者直接面对面商量密钥。密钥是绝对不可以泄漏的，否则会被攻击者还原密文，窃取机密数据。
加密和解密用到的密钥是相同的，这种加密方式加密速度非常快，适合经常发送数据的场合。缺点是密钥的传输比较麻烦
AES的基本结构和原理
AES为分组密码，分组密码也就是把明文分成一组一组的，每组长度相等，每次加密一组数据，直到加密完整个明文。在AES标准规范中，分组长度只能是128位，也就是说，每个分组为16个字节（每个字节8位）。密钥的长度可以使用128位、192位或256位。密钥的长度不同，推荐加密轮数也不同，如下表所示
轮数在下面介绍，这里实现的是AES-128，也就是密钥的长度为128位，加密轮数为10轮。
上面说到，AES的加密公式为C = E(K,P)，在加密函数E中，会执行一个轮函数，并且执行10次这个轮函数，这个轮函数的前9次执行的操作是一样的，只有第10次有所不同。也就是说，一个明文分组会被加密10轮。AES的核心就是实现一轮中的所有操作
现在假设明文分组P为”abcdefghijklmnop”，则对应上面生成的状态矩阵图如下：
上图中，0x61为字符a的十六进制表示。可以看到，明文经过AES加密后，已经面目全非
解密过程仍为10轮，每一轮的操作是加密操作的逆操作。由于AES的4个轮操作都是可逆的，因此，解密操作的一轮就是顺序执行逆行移位、逆字节代换、轮密钥加和逆列混合。同加密操作类似，最后一轮不执行逆列混合，在第1轮解密之前，要执行1次密钥加操作。
