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寫在前面

基于項(xiàng)目安全性需要，有時(shí)候我們的項(xiàng)目會(huì)使用AES 256加解密算法。以下，是針對(duì)實(shí)現(xiàn)AES256 Padding7加密算法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵步驟解析以及此過(guò)程遇到的一些問(wèn)題總結(jié)。

GitHub鏈接地址：https://github.com/zhijunhong/common_utils/tree/master/aes256

一些概念

對(duì)稱加密算法

加密和解密用到的密鑰是相同的，這種加密方式加密速度非常快，適合經(jīng)常發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合；缺點(diǎn)是密鑰的傳輸比較麻煩。

非對(duì)稱加密算法

加密和解密用的密鑰是不同的，這種加密方式是用數(shù)學(xué)上的難解問(wèn)題構(gòu)造的，通常加密解密的速度比較慢，適合偶爾發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合；優(yōu)點(diǎn)是密鑰傳輸方便。常見的非對(duì)稱加密算法為RSA、ECC和EIGamal等。

實(shí)際應(yīng)用中，一般是通過(guò)RSA加密AES的密鑰，傳輸?shù)浇邮辗剑邮辗浇饷艿玫紸ES密鑰，然后發(fā)送方和接收方用AES密鑰來(lái)通信。

關(guān)于AES 256

高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES,Advanced Encryption Standard)為最常見的對(duì)稱加密算法。對(duì)稱加密算法：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是加密和解密過(guò)程中使用的秘鑰（根據(jù)一定的規(guī)則生成）是相同的。

[站外圖片上傳中...(image-eb2b46-1619076938237)]

下面簡(jiǎn)單介紹下各個(gè)部分的作用與意義：

AES 256加解密算法實(shí)現(xiàn)

本博客重點(diǎn)講解AES 256加解密算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程；有關(guān)AES算法原理部分，網(wǎng)上有很多相關(guān)的博客，這里不再贅述。這里要特別指出的一點(diǎn)是，AES 256中的256指的是秘鑰K的長(zhǎng)度，常見的密鑰長(zhǎng)度還有128位、192位。密鑰的長(zhǎng)度不同，推薦加密輪數(shù)也不同，如下表所示：

生成秘鑰

生成秘鑰的方式是需要另一端解密人員一起協(xié)定的，不同的廠商乃至不同的項(xiàng)目，生成秘鑰的方式理論上應(yīng)該都要是不同的。

這里只是為簡(jiǎn)單舉例：

使用用戶名username,密碼password和隨機(jī)數(shù)random經(jīng)過(guò)MD5加密后再經(jīng)過(guò)HAS-256 hash后生成一組密鑰，具體代碼如下：

byte[] pkey = generatePkey("zhijunhong", "123456", "1111");

/**
     * 生成秘鑰
     *
     * @param username
     * @param password
     * @param random
     * @return
     * @throws NoSuchAlgorithmException
     */
    private byte[] generatePkey(String username, String password, String random) throws NoSuchAlgorithmException {
        String mD5Str = MD5Utility.getMD5DefaultEncode(username + random + password);                               //MD5加密,加密算法見github代碼
        return Sha256Utils.getSHA256ByteArray(random + mD5Str);                                                                         //經(jīng)過(guò)HAS-256 hash
    }

使用密鑰加密明文

從步驟1獲取的密鑰pkey，還需要指定向量IV，這里隨機(jī)指定IV為一組數(shù)據(jù)串，實(shí)際項(xiàng)目中，需要和解密端協(xié)定統(tǒng)一的IV向量。

 String base64EncryptStr = AESUtils.aesEncryptStr("我是明文 ", pkey, AESUtils.IV);    //密文

/**
     * @param content 加密前原內(nèi)容
     * @param iv
     * @return base64EncodeStr   aes加密完成后內(nèi)容
     * @throws
     * @Title: aesEncryptStr
     * @Description: aes對(duì)稱加密
     */
    public static String aesEncryptStr(String content, byte[] pkey, String iv) {
        byte[] aesEncrypt = aesEncrypt(content, pkey, iv);                                          //具體方法解析，見下文
        System.out.println("加密后的byte數(shù)組:" + Arrays.toString(aesEncrypt));
        String base64EncryptStr = Base64Utils.encode(aesEncrypt);
        System.out.println("加密后 base64EncodeStr:" + base64EncryptStr);
        return base64EncryptStr;
    }

對(duì)上述加密方法，進(jìn)行參數(shù)說(shuō)明：

• content：待加密的明文
• pkey：“生成秘鑰”步驟生成的加密秘鑰
• iv:加密向量IV

其中，具體加密方法aesEncrypt(String content, byte[] pkey, String IV)如下：

/**
     * @param content 需要加密的原內(nèi)容
     * @param pkey    密匙
     * @param
     * @return
     */
    public static byte[] aesEncrypt(String content, byte[] pkey, String IV) {
        try {
            //SecretKey secretKey = generateKey(pkey);
            //byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec skey = new SecretKeySpec(pkey, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");// "算法/加密/填充"
            IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(IV.getBytes());
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skey, iv);//初始化加密器
            byte[] encrypted = cipher.doFinal(content.getBytes("UTF-8"));
            return encrypted; // 加密
        } catch (Exception e) {
            Log.i(TAG,"aesEncrypt() method error:", e);
        }
        return null;
    }

最后，進(jìn)行一輪base64轉(zhuǎn)碼String base64EncryptStr = Base64Utils.encode(aesEncrypt);操作后，輸出密文字符串base64EncryptStr。

使用密鑰解密密文

秘鑰解密的過(guò)程其實(shí)就是加密的逆過(guò)程，如下：解密方法

  /**
     * @param base64EncryptStr base64處理過(guò)的字符串
     * @param pkey    密匙
     * @param
     * @return String    返回類型
     * @throws Exception
     * @throws
     * @Title: aesDecodeStr
     * @Description: 解密 失敗將返回NULL
     */
    public static String aesDecodeStr3(String base64EncryptStr, byte[] pkey, String IV) throws Exception {
        byte[] base64DecodeStr = Base64Utils.decode(base64EncryptStr);
        byte[] aesDecode = aesDecode(base64DecodeStr, pkey, IV);
        if (aesDecode == null) {
            return null;
        }
        String result;
        result = new String(aesDecode, "UTF-8");
        return result;
    }

對(duì)上述解密方法，進(jìn)行參數(shù)說(shuō)明：

• base64EncryptStr：base64編碼過(guò)的加密密文
• pkey：秘鑰（同加密秘鑰）
• IV：向量

具體解密過(guò)程：先通過(guò)base64還原密文編碼，再通過(guò)aesDecode(byte[] encryptStr, byte[] pkey, String IV)方法進(jìn)行解密

其中，具體解密方法aesDecode(byte[] encryptStr, byte[] pkey, String IV)，基本和加密過(guò)程相差不大，如下：

/**
     * 解密
     *
     * @param encryptStr 解密前的byte數(shù)組
     * @param pkey    密匙
     * @param IV
     * @return result  解密后的byte數(shù)組
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] aesDecode(byte[] encryptStr, byte[] pkey, String IV) throws Exception {
        //SecretKey secretKey = generateKey(pkey);
        //byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
        SecretKeySpec skey = new SecretKeySpec(pkey, "AES");
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(IV.getBytes("UTF-8"));
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");// 創(chuàng)建密碼器
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skey, iv);// 初始化解密器
        byte[] result = cipher.doFinal(encryptStr);
        return result; // 解密

    }

通過(guò)上述一系列操作后，最后將獲取的字符數(shù)組，通過(guò)new String(aesDecode, "UTF-8")操作，就可以將密文重新解密成明文"我是明文"。

這里有一點(diǎn)需要特別說(shuō)明一下： 字符的編碼往往會(huì)影響加解密的結(jié)果。同一個(gè)字符被ASCII、Unicode和UTF-8編碼時(shí)，字符編碼的位數(shù)都是有區(qū)別的。很多同學(xué)沒(méi)有注意這個(gè)問(wèn)題，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致解密失敗。所以兩端在聯(lián)調(diào)加解密算法的時(shí)候，最好能約定字符編碼統(tǒng)一。

打印明文和解密出的明文日志，如下：

2021-02-24 18:05:33.651 21560-21560/com.example.aes256 I/MainActivity: encryptStr: y9COgiC06V2E1CIuhJbPfg==
2021-02-24 18:05:33.652 21560-21560/com.example.aes256 I/MainActivity: decodeStr: 我是明文 

完整代碼：https://github.com/zhijunhong/common_utils/tree/master/aes256

最后，如果這篇博文對(duì)你有所幫助，別忘了點(diǎn)個(gè)贊喲 ^_

參考

AES加密算法的詳細(xì)介紹與實(shí)現(xiàn)

SSL在線工具-AES在線加解密|AES在線加密 非常好用的在線驗(yàn)證AES加解密結(jié)果網(wǎng)站