高級加密標準（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯邦政府采用的一種區塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES，已經被多方分析且廣為全世界所使用。
大多數AES計算是在一個特別的有限域完成的。
AES加密過程是在一個4×4的字節矩陣上運作，這個矩陣又稱為“狀態（state）”，其初值就是一個明文區塊（矩陣中一個元素大小就是明文區塊中的一個Byte）。（Rijndael加密法因支持更大的區塊，其矩陣行數可視情況增加）加密時，各輪AES加密循環（除最后一輪外）均包含4個步驟：
- AddRoundKey — 矩陣中的每一個字節都與該次輪秘鑰（round key）做XOR運算；每個子密鑰由密鑰生成方案產生。
- SubBytes — 通過個非線性的替換函數，用查找表的方式把每個字節替換成對應的字節。
- ShiftRows — 將矩陣中的每個橫列進行循環式移位。
- MixColumns — 為了充分混合矩陣中各個直行的操作。這個步驟使用線性轉換來混合每列的四個字節。
最后一個加密循環中省略MixColumns步驟，而以另一個AddRoundKey取代。
Java基本實現：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
|
package com.stone.security; import java.util.Arrays; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.SecretKey; import javax.crypto.spec.IvParameterSpec; /** * AES 算法 對稱加密，密碼學中的高級加密標準 2005年成為有效標準 */public class AES { static Cipher cipher; static final String KEY_ALGORITHM = "AES"; static final String CIPHER_ALGORITHM_ECB = "AES/ECB/PKCS5Padding"; static final String CIPHER_ALGORITHM_CBC = "AES/CBC/PKCS5Padding"; /** * AES/CBC/NoPadding 要求 * 密鑰必須是16位的；Initialization vector (IV) 必須是16位 * 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 * * 由于固定了位數，所以對于被加密數據有中文的, 加、解密不完整 * * 可 以看到，在原始數據長度為16的整數n倍時，假如原始數據長度等于16*n，則使用NoPadding時加密后數據長度等于16*n， * 其它情況下加密數據長 度等于16*(n+1)。在不足16的整數倍的情況下，假如原始數據長度等于16*n+m[其中m小于16]， * 除了NoPadding填充之外的任何方 式，加密數據長度都等于16*(n+1). */ static final String CIPHER_ALGORITHM_CBC_NoPadding = "AES/CBC/NoPadding"; static SecretKey secretKey; public static void main(String[] args) throws Exception { method1("a*jal)k32J8czx囙國為國寬"); method2("a*jal)k32J8czx囙國為國寬"); method3("a*jal)k32J8czx囙國為國寬"); method4("123456781234囙為國寬");// length = 16 method4("12345678abcdefgh");// length = 16 } /** * 使用AES 算法 加密，默認模式 AES/ECB */ static void method1(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM); //KeyGenerator 生成aes算法密鑰 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密鑰的長度為：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//使用加密模式初始化 密鑰 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按單部分操作加密或解密數據，或者結束一個多部分操作。 System.out.println("method1-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//使用解密模式初始化 密鑰 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method1-解密后：" + new String(decrypt)); } /** * 使用AES 算法 加密，默認模式 AES/ECB/PKCS5Padding */ static void method2(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_ECB); //KeyGenerator 生成aes算法密鑰 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密鑰的長度為：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//使用加密模式初始化 密鑰 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按單部分操作加密或解密數據，或者結束一個多部分操作。 System.out.println("method2-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//使用解密模式初始化 密鑰 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method2-解密后：" + new String(decrypt)); } static byte[] getIV() { String iv = "1234567812345678"; //IV length: must be 16 bytes long return iv.getBytes(); } /** * 使用AES 算法 加密，默認模式 AES/CBC/PKCS5Padding */ static void method3(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_CBC); //KeyGenerator 生成aes算法密鑰 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密鑰的長度為：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用加密模式初始化 密鑰 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes()); //按單部分操作加密或解密數據，或者結束一個多部分操作。 System.out.println("method3-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用解密模式初始化 密鑰 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method3-解密后：" + new String(decrypt)); } /** * 使用AES 算法 加密，默認模式 AES/CBC/NoPadding 參見上面對于這種mode的數據限制 */ static void method4(String str) throws Exception { cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_CBC_NoPadding); //KeyGenerator 生成aes算法密鑰 secretKey = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM).generateKey(); System.out.println("密鑰的長度為：" + secretKey.getEncoded().length); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用加密模式初始化 密鑰 byte[] encrypt = cipher.doFinal(str.getBytes(), 0, str.length()); //按單部分操作加密或解密數據，或者結束一個多部分操作。 System.out.println("method4-加密：" + Arrays.toString(encrypt)); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new IvParameterSpec(getIV()));//使用解密模式初始化 密鑰 byte[] decrypt = cipher.doFinal(encrypt); System.out.println("method4-解密后：" + new String(decrypt)); } } |
