加密算法加密算法通常分为对称加密算法和非对称加密算法：对称加密算法（symmetric-keycryptography）：使用相同的密钥进行加密和解密。常用的对称加密算法有DES和AES。非对称密钥密码术：不同的密钥用于加密和解密。例如，用公钥加密的内容只能用私钥解密，所以也叫公钥密码。使用最广泛的非对称加密算法是RSA算法。两者的使用场景不同，经常一起使用。例如，SSL/TLS协议结合了对称加密算法和非对称加密算法。本文主要介绍最常用的对称加密算法：AES。AESAES的全称是AdvancedEncryptionStandard，是一种对称加密算法。AES的出现主要是用来替代DES加密算法，因为AES的安全性相对更高。AES被广泛使用。可以说只要上网，无论是手机APP还是网页应用，都离不开AES加密算法。因为大部分网站，包括手机APP的后台接口，都已经使用了HTTPS协议，而HTTPS在数据传输阶段大多采用AES对称加密算法。在学习AES之前，首先要知道以下规则：AES是一种块加密算法。加密时，会将原始数据按大小分成块进行加密。块大小固定为128位（即16字节）AES密钥长度可以是128、192或256位（即16、25或32字节），密钥长度越长，安全性越高，并且性能越低AES工作模式AES加密算法的工作模式有很多种，如：ECB、CBC、OFB、CFB、CTR、XTS、OCB、GCM。不同的模式参数和加密过程不同，但核心仍然是AES算法。本文主要介绍三种模式：ECB、CBC、GCM。AES填充方法由于AES是一种块加密算法，加密时会将原始数据分成128位（即16字节）的块进行加密。如果待加密的原始数据不是16字节的整数倍时，需要对原始数据进行填充，使其成为16字节的整数倍。常用的填充方式有PKCS5Padding、ISO10126Padding等。另外，如果可以保证待加密原始数据的大小为16字节的整数倍，也可以选择不填充，即NoPadding。Java中的AESJava中的javax.crypto.Cipher类提供加密和解密功能。创建密码：Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");Cipher类的getInstance方法需要传入一个加密算法名作为参数来创建对应的Cipher，其格式为algorithm/mode/padding，即算法名/工作模式/padding方法，比如AES/CBC/PKCS5填充。可选的加密方式可以参考文档：https://docs.oracle.com/javas...ECBECB全称Electroniccodebook（电子密码本），将需要加密的数据拆分成块，以及每个块都是独立加密的。代码：publicstaticbyte[]encryptECB(byte[]data,byte[]key)throwsNoSuchPaddingException,NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,newSecretKeySpec(key,“AES”));byte[]result=cipher.doFinal(数据);返回结果;}publicstaticbyte[]decryptECB(byte[]data,byte[]key)throwsNoSuchPaddingException,NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,newSecretKeySpec(key,“AES”));byte[]result=cipher.doFinal(数据);返回结果；}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIllegalBlockSizeException,InvalidKeyException,BadPaddingException,NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException{Stringdata="HelloWorld";//待加密的明文字符串键="12345678abcdefgh";//密钥长度只能是16、25或32字节byte[]ciphertext=encryptECB(data.getBytes(),key.getBytes());System.out.println("ECB方式加密结果(Base64):"+Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext));byte[]plaintext=decryptECB(密文,key.getBytes());System.out.println("解密结果："+newString(plaintext));}由于加密后的密文是二进制格式而不是字符串，所以这里使用Base64编码，将其转换成字符串，方便输出查看输出：ECB模式加密结果（Base64）：bB0gie8pCE2RBQoIAAIxeA==解密结果：HelloWorld需要注意的是，AES密钥长度只能是16、25或32字节，如果不满足要求，会出现异常：java.security.InvalidKeyException:InvalidAESkeylengthCBC模式有一个致命的缺点，由于该模式对每个块独立加密，会导致同一块明文被加密成同一块密文，相对不安全。下图就是一个很好的例子：CBCCBC全称为密码块链接（Cipher-blockchaining），它的出现解决了ECB将同一个明文块加密成同一个密文块的问题。CBC引入了初始向量（IV，InitializationVector）的概念。第一个明文块在加密前与IV进行异或，随后的每个明文块在加密前与前一个密文块进行异或。代码：publicstaticbyte[]encryptCBC(byte[]data,byte[]key,byte[]iv)throwsNoSuchPaddingException,NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException,InvalidAlgorithmParameterException{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,newSecretKeySpec(key,“AES”),newIvParameterSpec(iv));byte[]result=cipher.doFinal(数据);返回结果;}publicstaticbyte[]decryptCBC(byte[]data,byte[]key,byte[]iv)throwsNoSuchPaddingException,NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException,InvalidAlgorithmParameterException{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,newSecretKeySpec(key,"AES"),newIvParameterSpec(iv));byte[]result=cipher.doFinal(数据);返回结果；}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIllegalBlockSizeException,InvalidKeyException,BadPaddingException,NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,InvalidAlgorithmParameterException{字符串数据="HelloWorld";//待加密的原文Stringkey="12345678abcdefgh";//密钥长度只能是16、25或32字节Stringiv="iviviviviviviviv";//CBC模式需要使用初始向量参数byte[]ciphertext=encryptCBC(data.getBytes(),key.getBytes(),iv.getBytes());System.out.println("CBC方式加密结果(Base64):"+Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext));byte[]plaintext=decryptCBC(ciphertext,key.getBytes(),iv.getBytes());System.out.println("解密结果："+newString(plaintext));}输出：CBC模式加密结果（Base64）：K7bSB51+KxfqaMjJOsPAQg==解密结果：HelloWorld由于CBC的每个明文块加密依赖于前一个块的加密结果，它的主要缺点是加密过程是串行的，不能并行化。GCMGCM全称Galois/CounterMode，是一种认证加密算法。它不仅提供加密和解密，还提供数据完整性验证以防止篡改。AES-GCM模式是目前使用最广泛的模式。可以尝试抓包，看看目前主流的https网站，大部分都是基于GCM模式的。下图是浏览器使用抓包工具Charles访问https网站使用的加密算法：可以看到浏览器一般支持AES-GCM和AES-CBC模式，最终服务器选择使用AES-GCM.AES-GCM认证加密需要以下参数：待加密明文密钥的初始向量IV附加认证数据（AAD）代码：publicstaticbyte[]encryptGCM(byte[]data,byte[]key,byte[]iv,byte[]aad)抛出NoSuchPaddingException,NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException,InvalidAlgorithmParameterException{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");cipher.init(SpCipher.DEENCRY_Key),newGCMParameterSpec(128,iv));cipher.updateAAD(aad);byte[]result=cipher.doFinal(数据);返回结果;}publicstaticbyte[]decryptGCM(byte[]data,byte[]key,byte[]iv,byte[]aad)throwsNoSuchPaddingException,NoSuchAlgorithmException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException,InvalidAlgorithmParameterException{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,newSecretKeySpec(key,"AES"),newGCMParameterSpec(128,iv));cipher.updateAAD(aad);byte[]result=cipher.doFinal(数据);返回结果;}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIllegalBlockSizeException,InvalidKeyException,BadPaddingException,NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,InvalidString{="HelloWorld";//待加密的原文Stringkey="12345678abcdefgh";//密钥长度只能是16、25或32字节Stringiv="iviviviviviviv";Stringaad="aad";//AAD无限长，可以为空byte[]ciphertext=encryptGCM(data.getBytes(),key.getBytes(),iv.getBytes(),aad.getBytes());System.out.println("GCM模式加密结果(Base64):"+Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext));byte[]plaintext=decryptGCM(ciphertext,key.getBytes(),iv.getBytes(),aad.getBytes());系统输出。println("解密结果："+newString(plaintext));}输出：GCM模式加密结果（Base64）：1UxXmFpdUwMnpI7rh0XfmFqtdZSHTbNC/08g解密结果：HelloWorldAES-GCM是一种流加密（Streamcipher）算法，所以对应paddingmode为NoPadding，即不需要padding参考文档维基百科-AES维基百科-工作模式javax.crypto.CipherGCM跟我学公众号
