AES加密解密Java实现

AES是美国联邦政府采用的商业及政府数据加密标准，预计将在未来几十年里代替DES在各个领域中得到广泛应用。AES提供128位密钥，因此，128位AES的加密强度是56位DES加密强度的1021倍还多。假设可以制造一部可以在1秒内破解DES密码的机器，那么使用这台机器破解一个128位AES密码需要大约149亿万年的时间。（更深一步比较而言，宇宙一般被认为存在了还不到200亿年）因此可以预计，美国国家标准局倡导的AES即将作为新标准取代DES。

AES 是一个新的可以用于保护电子数据的加密算法。明确地说，AES 是一个迭代的、对称密钥分组的密码，它可以使用128、192 和 256 位密钥，并且用 128 位（16字节）分组加密和解密数据。与公共密钥密码使用密钥对不同，对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据。通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同。迭代加密使用一个循环结构，在该循环中重复置换（permutations ）和替换(substitutions）输入数据。

AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下：

1、密钥扩展（KeyExpansion）。
2、初始轮（Initial Round）。
3、重复轮（Rounds），每一轮又包括：SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey。
4、最终轮（Final Round），最终轮没有MixColumns。

AESUtils帮助类

package com.choupangxia.aes;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Random;

public class AESUtils {

	private static final String encodeRules = "abcdefg";

	/**
	 * 加密
	 * 1.构造密钥生成器
	 * 2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
	 * 3.产生密钥
	 * 4.创建和初始化密码器
	 * 5.内容加密
	 * 6.返回字符串
	 */
	public static String aesEncode(String content) {
		try {
			//1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写
			KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");
			//2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
			//生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组
			SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
			random.setSeed(encodeRules.getBytes());
			keygen.init(128, random);
			//3.产生原始对称密钥
			SecretKey original_key = keygen.generateKey();
			//4.获得原始对称密钥的字节数组
			byte[] raw = original_key.getEncoded();
			//5.根据字节数组生成AES密钥
			SecretKey key = new SecretKeySpec(raw, "AES");
			//6.根据指定算法AES自成密码器
			Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
			//7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY
			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
			//8.获取加密内容的字节数组(这里要设置为utf-8)不然内容中如果有中文和英文混合中文就会解密为乱码
			byte[] byte_encode = content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
			//9.根据密码器的初始化方式--加密：将数据加密
			byte[] byte_AES = cipher.doFinal(byte_encode);
			//10.将加密后的数据转换为字符串
			//11.将字符串返回
			return new BASE64Encoder().encode(byte_AES);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return null;
	}


	/**
	 * AES加密
	 *
	 * @param content    待加密的内容
	 * @param encryptKey 加密密钥
	 * @return 加密后的byte[]
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] aesEncryptToBytes(String content, String encryptKey) throws Exception {
		KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
		kgen.init(128, new SecureRandom(encryptKey.getBytes()));

		Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(kgen.generateKey().getEncoded(), "AES"));

		return cipher.doFinal(content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
	}

	/**
	 * 解密
	 * 解密过程：
	 * 1.同加密1-4步
	 * 2.将加密后的字符串反纺成byte[]数组
	 * 3.将加密内容解密
	 */
	public static String aesDecode(String content) {
		try {
			//1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写
			KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");
			//2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
			//生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组
			SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
			random.setSeed(encodeRules.getBytes());
			keygen.init(128, random);
			//3.产生原始对称密钥
			SecretKey original_key = keygen.generateKey();
			//4.获得原始对称密钥的字节数组
			byte[] raw = original_key.getEncoded();
			//5.根据字节数组生成AES密钥
			SecretKey key = new SecretKeySpec(raw, "AES");
			//6.根据指定算法AES自成密码器
			Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
			//7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY
			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
			//8.将加密并编码后的内容解码成字节数组
			byte[] byte_content = new BASE64Decoder().decodeBuffer(content);
			// 解密
			byte[] byte_decode = cipher.doFinal(byte_content);
			return new String(byte_decode, StandardCharsets.UTF_8);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return null;
	}


	/**
	 * AES解密
	 *
	 * @param encryptBytes 待解密的byte[]
	 * @param decryptKey   解密密钥
	 * @return 解密后的String
	 * @throws Exception
	 */
	public static String aesDecryptByBytes(byte[] encryptBytes, String decryptKey) throws Exception {
		KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
		kgen.init(128, new SecureRandom(decryptKey.getBytes()));

		Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(kgen.generateKey().getEncoded(), "AES"));
		byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);

		return new String(decryptBytes);
	}

	/**
	 * base 64 加密
	 *
	 * @param bytes 待编码的byte[]
	 * @return 编码后的base 64 code
	 */
	public static String base64Encode(byte[] bytes) {
		return new BASE64Encoder().encode(bytes);
	}

	/**
	 * base 64 解密
	 *
	 * @param base64Code 待解码的base 64 code
	 * @return 解码后的byte[]
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] base64Decode(String base64Code) throws Exception {
		return base64Code == null ? null : new BASE64Decoder().decodeBuffer(base64Code);
	}

	/**
	 * 将base 64 code AES解密
	 *
	 * @param encryptStr 待解密的base 64 code
	 * @param decryptKey 解密密钥
	 * @return 解密后的string
	 * @throws Exception
	 */
	public static String aesDecrypt(String encryptStr, String decryptKey) throws Exception {
		return encryptStr == null ? null : aesDecryptByBytes(base64Decode(encryptStr), decryptKey);
	}

	/**
	 * AES加密为base64code
	 *
	 * @param content    待加密的内容
	 * @param encryptKey 加密密钥
	 * @return 加密后的base 64 code
	 * @throws Exception
	 */
	public static String aesEncrypt(String content, String encryptKey) throws Exception {
		return base64Encode(aesEncryptToBytes(content, encryptKey));
	}

	public static void main(String[] args) {

		Random random = new Random();
		StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("|");
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			stringBuilder.append(random.nextInt(50) + 1);
			stringBuilder.append("|");
		}

		String content = stringBuilder.toString();
		System.out.println(content);

		String encryptString = aesEncode(content);
		System.out.println(encryptString);
		String decryptString = aesDecode("O+A3UdPmcYtg3isgKYLc1g0zXX+L6b2UexaxZXSNM2k=");
		System.out.println(decryptString);

	}
}

AES加密解密Java实现插图