1.什么是AES？高级加密标准（英文：AdvancedEncryptionStandard，缩写：AES），是一种块加密标准。该标准用于替代原来的DES，经过多方分析，在世界范围内得到广泛应用。那么为什么原来的DES会被替换掉呢，原因就是它使用了56位的密钥，比较容易被破解。但是AES可以使用128位、192位和256位的密钥，使用128位的块对数据进行加解密，相对安全。一个完美的加密算法在理论上是牢不可破的，除非使用穷举法。用穷举法破解密钥长度超过128位的加密数据是不现实的，只有理论上的可能。统计表明，即使使用世界上最快的计算机，也需要数十亿年才能耗尽128位密钥，更不用说破解256位密钥长度的AES算法了。目前，世界上仍有机构在研究如何破解AES的厚墙，但由于破解时间太长，AES是有保障的，只是耗时在不断缩减。随着计算机运算速度的提高和新算法的出现，对AES的攻击只会越来越猛烈，不会停止。AES现在广泛应用于金融、在线交易、无线通信、数字存储等领域，经受了最严苛的考验，但也许有一天它会步DES的后尘。2、AES加密方法简析AES加密是对称加密128、192、256分别代表密钥的长度。AES加密方式会将明文拆分成不同的块进行加密。例如，256位数据使用128位密钥加密。分为明文1（128位）、明文2（128位）、加密密文1（128位）、密文2（128位）padding： 如果明文不是128位（16字节），padding是必需的，即在明文某处补充长度为16字节的整数倍。加密和解密时需要使用相同的填充方式，否则无法解密成功。以下是几种填充方式**NoPadding不进行填充，但是这里的明文必须是16字节的整数倍，这个可以由用户自己填充。除此模式外的其他填充模式，如果已经有16个字节的数据，则再填充16个字节的数据**PKCS5Padding（默认）在明文末尾进行填充，填充数据为当前与明文的差值16字节，例如：unfilledplaintext1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11Paddingplaintext(缺5个满足16字节)1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,5,5,5,5,5 由于使用了PKCS7Padding/PKCS5Paddingpadding，所以最后一个字节必须是paddingdata的长度，所以paddingdata可以解密后准确删除**ISO10126Padding是在明文末尾填充，当前和16字节的差值在末尾补上，其余字节补随机数，例如：Unfilledplaintext1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11填充明文（缺5个满足16个字节）1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,c,b、4、1、5模式 模式是需要AES加密明文时使用的模式t（这里不涉及具体的加密方法，只是加密步骤中的一种不同模式。加密和解密也需要相同的模式，否则无法成功），一共提供了五种模式。这些模式的基本原理是近似的，但在细节上会有一些变化，如下：**ECB模式（默认）ElectronicCodebookBook模式是默认模式。它只是根据密钥位数将数据分成不同的块进行加密。加密完成后，将加密后的数据拼接在一起。过程如下：Plaintext(64bytes)Key(16bytes)Plaintext1(16bytes)Plaintext2(16bytes)Plaintext3(16bytes)Plaintext4(16bytes)Ciphertext1(16bytes)Festival)密文2（16字节）密文3（16字节）密文4（16字节）密文（64字节）优点：简单、快速、并行缺点：如果明文块相同，生成的密文块也相同，这将导致安全性下降**CBC模式密码块链接模式CipherBlockChaining为了解决ECB模式中密文块同样的缺点，CBC模式引入了一个初始向量的概念，它必须是一个对于等于密钥长度的数据，在第一次加密之前，会使用初始化向量与第一块数据进行异或运算，生成的新数据会被再次加密。在加密第二个块之前，将对第一个块进行加密。将文本数据与第二明文进行异或运算，然后加密，依此类推。解密时，解密后还要进行异或运算，最终明文生成过程如下：Plaintext(63bytes)Key(16charactersSection)Initialvectoriv(16bytes)Plaintext1(16bytes)Plaintext2(16bytes)Plaintext3(16bytes)Plaintext4+a0(16bytes)XOR+initialvector+ciphertext1+Ciphertext2+Ciphertext3Ciphertext1(16bytes)Ciphertext2(16bytes)Ciphertext3(16bytes)Ciphertext4(16bytes)Ciphertext(64bytes)这里要注意以下几点：1.vector必须是一个等于key长度的数据2.由于加密前和解密后都会进行XOR运算，所以我们的明文不需要待补全，且不是16字节的倍数，CBC会自动完成与0的异或运算。3.解密时，解密后会进行异或运算，确保数据解密成功。4.由于是自动补全，解密后的数据也会在后面填0，所以在获取数据的时候需要去掉末尾的0，或者根据长度截取解密后的数据源数据。优点：每个加密密钥都不同，加强了安全性。CBC方法解决了EBC的缺点，但也有其缺点：1.加密不能并行操作，但解密可以并行进行。前一个block加密后，下一个block必须加密，后面也需要补0，所以不适合做流式数据（不适合的原因）可能是128位的数据需要加密后才能加密，这样后面就没有0的补全了）2、如果前面的数据加密错了，那么后面的数据也会出错。3.两端需要同时约定初始向量iv**CFB模式：密码反馈模式CipherFeedBack这种模式只使用加密的方式，原理是先使用一次数值异或运算再进行一次异或运算，并且该值不会改变。而在加密的时候，如果数据不满足key的字节数，那么就只保存，满足key的字节数后再进行加密过程：加密：plaintext(260bytes)iv(128bytes)plaintext1(128字节）明文2（128字节）明文3（4字节）（iv+key）XOR明文1（密文1+key）XOR明文1（加密Text1+key）XOR明文3密文1（128字节）密文2（128字节）密文3（4字节）解密：密文（260字节）iv（128字节）密钥（128字节）密文1（128字节）密文2（128字节）密文3（4字节）（iv+key）异或密文1（密文1+key）异或密文2（密文1+key）异或密文3明文1（128字节）明文2（128字节）明文3（4字节）这里需要注意以下几点Points:1.加解密的时候，会返回一个num。这个num表示需要多少个数字才使用之前的密文进行加密，否则一直使用之前的密文。2.加解密的时候还需要传入字符串的长度3.因为解密是用密文而不是上次解密的明文，所以解密也可以并行进行。基于第三点，适用于流式数据传输。5、CFB模式不仅有CFB128（即与密钥长度相同），还有CFB1和CFB8，即加解密1位或8位后，再次调用加密器生成新值，即可以使加密更加安全，但是会处理更多的计算，CFB1的计算时间是CFB8的8倍，是CFB128的128倍。6、使用CFB128或CFB8时，传入的长度单位为byte，CFB1为长度单位为bit。7、使用CFB1和CFB8时，num值会一直为0。优点：可以同步解密，可以传入不是16字节倍数的数据。适用于流数据CFB模式。当然，也有缺点。解密的时候可以并行解密，但是加密的时候不能并行加密。并且还需要选择iv**OFB模式：OutputFeedbackModeOutputFeedBack这个模式和CFB类似，但是它加密的是iv或者前面iv加密的数据，生成的密钥和明文异或，解密方法是同样的方法利用异或运算的对称性进行加密和解密。除了这一点，其余按照CFB加密/解密：CFB:(iv+key)XORplaintext1(ciphertext1+key)XORplaintext1(ciphertext1+key)XORplaintext3OFB(iv+key)XORplaintext1((iv+key)+key)XORplaintext1(((iv+key)+key)+key)XORplaintext3优点：和CFB一样，方便传输流式数据。缺点：因为依赖上次的加密结果，所以不能并行处理。特点是解密步骤完全一样，所以使用上不会有区别。**CTR模式：CounterOFB在计算器模式下不能并行化的原因是需要最后一个iv加密后的结果，所以在CTR中我们将(iv+key)+key替换为(iv+1)+key，这样我们就不需要依赖上次的加密结果了。比较如下：OFB(iv+key)XORplaintext1((iv+key)+key)XORplaintext1((iv+key)+key)+key)XORplaintext3CTR(iv+key)XORPlaintext1((iv+1)+key)XORplaintext1(((iv+1)+1)+key)XORplaintext3优点：由于可以并行加解密，所以CTR方式的加解密速度也很快缺点：iv+1的获取比较负责，需要获取瞬时iv。3.提供两个例子1.javamysql通用AES加密算法通用AES加密，使用场景，插入数据时，使用java加密数据，查询时，通过sql进行解密，不需要取出来再遍历解密注意：to_base64只适用于mysql5.6及以后版本，之前的没有这个功能，不适用，可以用HEX，UNHEX，当然java必须用对应的方法解密importjavax.crypto.Cipher；importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;importsun.misc.BASE64Decoder;importsun.misc.BASE64Encoder;/**java使用AES加解密AES-128-ECB加密和mysql数据库aes加密算法通用数据库aes加解密--加密SELECTto_base64(AES_ENCRYPT('www.gowhere.so','jkl;POIU1234++=='));--解密SELECTAES_DECRYPT(from_base64('Oa1NPBSarXrPH8wqSRhh3g=='),'jkl;POIU1234++==');@author836508**/publicclassMyAESUtil{//加密publicstaticStringEncrypt(StringsSrc,StringsKey)throwsException{if(sKey==null){System.out.print("Keyisemptynull");返回空值；}//判断Key是否为16位if(sKey.length()!=16){System.out.print("Keylength}byte[]raw=sKey.getBytes("utf-8");SecretKeySpecskeySpec=newSecretKeySpec(raw,"AES");Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");//"算法/模式/补码"cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,skeySpec);byte[]encrypted=cipher.doFinal(sSrc.getBytes("utf-8"));returnnewBASE64Encoder().encode(encrypted);//这里使用BASE64进行转码功能，可以同时起到两种加密的作用}//DecryptpublicstaticStringDecrypt(StringsSrc,StringsKey)throwsException{try{//判断Key是否正确if(sKey==null){System.out.print("Keyisnull");返回空值；}//判断Key是否为16位if(sKey.length()!=16){System.out.print("Keylengthisnot16-bit");返回空值；}byte[]raw=sKey.getBytes("utf-8");SecretKeySpecskeySpec=newSecretKeySpec(raw,"AES");密码cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,skeySpec);byte[]encrypted1=newBASE64Decoder().decodeBuffer(sSrc);//先用base64解密try{byte[]original=cipher.doFinal(encrypted1);StringoriginalString=newString(original,"utf-8");返回原始字符串；}catch(Exceptione){System.out.println(e.toString());返回空值；}}赶上（异常前）{System.out.println(ex.toString());返回空值；}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{/**这里使用AES-128-ECB加密方式，密钥需要16位*/StringcKey="jkl;POIU1234++==";//待加密的字符串StringcSrc="www.gowhere.so";System.out.println(cSrc);//加密字符串enString=MyAESUtil.Encrypt(cSrc,cKey);System.out.println("加密后的字符串为："+enString);//解密字符串DeString=MyAESUtil.Decrypt(enString,cKey);System.out.println("解密后的字符串Thestringis:"+DeString);}}2、javaAES-128-CBC加密方式包com.zhongzhi.utils;importjavax.crypto.Cipher;importjavax.crypto.spec.IvParameterSpec；导入javax.crypto.spec。SecretKeySpec;importorg.apache.commons.codec.binary.Base64;/**@ClassnameZzSecurityHelper@DescriptionTODO@Date2019/6/2416:50@whd创建*/publicclassZzSecurityHelper{/**用于加密密钥可以由26个字母和数字组成，采用AES-128-CBC加密方式，密钥需要为16位。*/privatestaticfinalStringkey="hj7x89H$yuBI0456";privatestaticfinalStringiv="NIfb&95GUY86Gfgh";/***@authormiracle.qu*@DescriptionAES算法加密明文*@paramdataplaintext*@paramkeysecretkey,length16*@paramivoffset,length16*@returnciphertext*/publicstaticStringencryptAES(Stringdata)throwsException{try{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");}intblockSize=cipher.getBlockSize();byte[]dataBytes=data.getBytes();intplaintextLength=dataBytes.length;if(plaintextLength%blockSize!=0){plaintextLength=plaintextLength+(blockSize-(plaintextLength%blockSize));}byte[]plaintext=newbyte[plaintextLength];System.arraycopy(dataBytes,0,plaintext,0,dataBytes.length);SecretKeySpeckeyspec=newSecretKeySpec(key.getBytes(),"AES");IvParameterSpecivspec=newIvParameterSpec(iv.getBytes());//CBC模式需要一个向量iv，可以增加加密算法ciph的强度er.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,keyspec,ivspec);byte[]encrypted=cipher.doFinal(明文);返回ZzSecurityHelper.encode(encrypted).trim();//BASE64做转码}catch(Exceptione){e.printStackTrace();返回空值；}}/***@authormiracle.qu*@DescriptionAES算法解密密文*@paramdataciphertext*@paramkey密钥，长度16*@paramivoffset，长度16*@returnplaintext*/publicstaticStringdecryptAES(Stringdata)throwsException{try{byte[]encrypted1=ZzSecurityHelper.decode(data);//用base64解密密码firstcipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");SecretKeySpeckeyspec=newSecretKeySpec(key.getBytes(),"AES");IvParameterSpecivspec=newIvParameterSpec(iv.getBytes());cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,keyspec,ivspec);byte[]original=cipher.doFinal(encrypted1);StringoriginalString=newString(原始);返回originalString.trim();}catch(Exceptione){e.printStackTrace();返回空值；}}/***编码*@parambyteArray*@return*/publicstaticStringencode(byte[]byteArray){returnnewString(newBase64().encode(byteArray));}/***密码*@parambase64EncodedString*@return*/publicstaticbyte[]decode(Stringbase64EncodedString){returnnewBase64().decode(base64EncodedString);}}
