区块算法 | 美国联邦政府采用的AES区块标准算法
高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES），是一种区块加密标准。密码学中的高级加密标准，又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准，这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。
那么为什么原来的DES会被取代呢？
原因就在于：
- DES使用56位密钥，比较容易被破解。而AES可以使用128、192、和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据，相对来说安全很多。
- 完善的加密算法在理论上是无法破解的，除非使用穷尽法。使用穷尽法破解密钥长度在128位以上的加密数据是不现实的，仅存在理论上的可能性。统计显示，即使使用目前世界上运算速度最快的计算机，穷尽128位密钥也要花上几十亿年的时间，更不用说去破解采用256位密钥长度的AES算法了。
- 目前世界上还有组织在研究如何攻破AES这堵坚厚的墙，但是因为破解时间太长，AES得到保障，但是所用的时间不断缩小。随着计算机计算速度的增快，新算法的出现，AES遭到的攻击只会越来越猛烈，不会停止的。
AES应用场景：
AES现在广泛用于金融财务、在线交易、无线通信、数字存储等领域，经受了最严格的考验，但说不定哪天就会步DES的后尘。
AES的基本要求：
采用对称分组密码体制，密钥长度的最少支持为128、192、256，分组长度128位，算法应易于各种硬件和软件实现。1998年NIST开始AES第一轮分析、测试和征集，共产生了15个候选算法。1999年3月完成了第二轮AES2的分析、测试。2000年10月2日美国政府正式宣布选中比利时密码学家Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 提出的一种密码算法RIJNDAEL 作为 AES. 在应用方面，尽管DES在安全上是脆弱的，但由于快速DES芯片的大量生产，使得DES仍能暂时继续使用，为提高安全强度，通常使用独立密钥的三级DES。但是DES迟早要被AES代替。流密码体制较之分组密码在理论上成熟且安全，但未被列入下一代加密标准。
AES加密数据块和密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个。
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
程序示例-加密
/**
* AES加密字符串
* @param content 需要被加密的字符串
* @param password 加密需要的密码
* @return 密文
*/
public static byte[] encrypt(String content, String password) {
try {
// 创建AES的Key生产者
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
// 利用用户密码作为随机数初始化出
kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
// 128位的key生产者
//加密没关系，SecureRandom是生成安全随机数序列，password.getBytes()是种子，只要种子相同，序列就一样，所以解密只要有password就行
// 根据用户密码，生成一个密钥
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
// 返回基本编码格式的密钥，如果此密钥不支持编码，则返回
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
// 转换为AES专用密钥
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
// 创建密码器
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
// 初始化为加密模式的密码器
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
// 加密
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
return result;
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}程序示例-解密
/**
* 解密AES加密过的字符串
* @param content AES加密过过的内容
* @param password 加密时的密码
* @return 明文
*/
public static byte[] decrypt(byte[] content, String password) {
try {
// 创建AES的Key生产者
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
// 根据用户密码，生成一个密钥
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
// 返回基本编码格式的密钥
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
// 转换为AES专用密钥
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
// 创建密码器
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
// 初始化为解密模式的密码器
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
byte[] result = cipher.doFinal(content);
// 明文
return result;
} 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();
}
return null;
}程序示例- 编码工具
/**将二进制转换成16进制
* @param buf
* @return
*/
public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);
if (hex.length() == 1) {
hex = '0' + hex;
}
sb.append(hex.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}
/**将16进制转换为二进制
* @param hexStr
* @return
*/
public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
if (hexStr.length() < 1)
return null;
byte[] result = new byte[hexStr.length()/2];
for (int i = 0;i< hexStr.length()/2; i++) {
int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2, i*2+1), 16);
int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2+1, i*2+2), 16);
result[i] = (byte) (high * 16 + low);
}
return result;
}程序示例-测试
public static void main(String[] args) {
String content = "美女，约吗？";
String password = "不约";
System.out.println("加密之前：" + content);
// 加密
byte[] encrypt = AESTest.encrypt(content, password);
System.out.println("加密后的内容：" + new String(encrypt));
//如果想要加密内容不显示乱码，可以先将密文转换为16进制
String hexStrResult = parseByte2HexStr(encrypt);
System.out.println("16进制的密文：" + hexStrResult);
//如果的到的是16进制密文，别忘了先转为2进制再解密
byte[] twoStrResult = parseHexStr2Byte(hexStrResult);
// 解密
byte[] decrypt = AESTest.decrypt(encrypt, password);
System.out.println("解密后的内容：" + new String(decrypt));
}
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原始发表：2019-01-16，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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