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本文出自【趙彥軍的博客】

AES 簡介

• DES 全稱為Data Encryption Standard，即資料加密標準，是一種使用密鑰加密的塊演算法，1977年被美國聯邦政府的國家標準局確定為聯邦資料處理標準（FIPS）
• AES 密碼學中的高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES），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（Data Encryption Standard），已經被多方分析且廣為全世界所使用，

為什么 DES 被廢棄？

我們知道資料加密標準（Data Encryption Standard: DES）的密鑰長度是56位元，因此演算法的理論安全強度是2的56次方，但二十世紀中后期正是計算機飛速發展的階段，元器件制造工藝的進步使得計算機的處理能力越來越強，DES將不能提供足夠的安全性，

簡單來說，DES標準的秘鑰長度要求太短，安全性不夠，

為什么AES演算法被稱為 Rijndael 演算法？

1997年1月2號，美國國家標準技術研究所（National Institute of Standards and Technology: NIST）宣布希望征集高級加密標準（Advanced Encryption Standard: AES）[3]，用以取代DES，AES得到了全世界很多密碼作業者的回應，先后有很多人提交了自己設計的演算法，最終有5個候選演算法進入最后一輪：Rijndael，Serpent，Twofish，RC6和MARS，下圖分別為其中的5位作者，最終經過安全性分析、軟硬體性能評估等嚴格的步驟，Rijndael演算法獲勝，

為什么AES演算法安全性高？

AES的區塊長度固定為128位，密鑰長度則可以是128 bit，192 bit 或256位 bit ，換算成位元組長度，就是密碼必須是 16個位元組，24個位元組，32個位元組，AES密碼的長度更長了，破解難度就增大了，所以就更安全，

對稱加密

• 對稱加密 ： 也就是加密秘鑰和解密秘鑰是一樣的，
• 非對稱加密 ： 也就是加密秘鑰和解密秘鑰是不一樣的，

AES 是對稱加密演算法，優點：加密速度快；缺點：如果秘鑰丟失，就容易解密密文，安全性相對比較差

RSA 是非對稱加密演算法 ， 優點：安全 ；缺點：加密速度慢

AES加密需要：明文 + 密鑰+ 偏移量（IV）+密碼模式(演算法/模式/填充)
AES解密需要：密文 + 密鑰+ 偏移量（IV）+密碼模式(演算法/模式/填充)

AES的演算法模式一般為 AES/CBC/PKCS5Padding

加密模式

AES的加密模式有以下幾種

• 電碼本模式(ECB)
• 密碼分組鏈接模式(CBC)
• 計算器模式(CTR)
• 密碼反饋模式(CFB)
• 輸出反饋模式(OFB)

密碼分組鏈接模式(CBC)：將整段明文切成若干小段，然后每一小段與初始塊或者上一段的密文段進行異或運算后，再與密鑰進行加密，

根據圖示，在 CBC 模式下，使用 AES 加解密方式進行分組加解密時，需要用到的兩個引數

• 1、初始化向量，也就是偏移量

• 2、加解密秘鑰

PKCS5Padding到底是什么？

為什么 JAVA 里指定演算法時，寫的是 AES/CBC/PKCS5Padding，每個都是什么含義，又有什么作用，

• AES，加解密演算法

• CBC，資料分組模式

• PKCS5Padding，資料按照一定的大小進行分組，最后分剩下那一組，不夠長度，就需要進行補齊， 也可以叫 補齊模式

簡單的說：拿到一個原始資料以后，首先需要對資料進行分組，分組以后如果長度不滿足分組條件，需要進行補齊，最后形成多個分組，在使用加解密演算法，對這多個分組進行加解密，所以這個程序中，AES，CBC，PKCS5Padding 缺一不可，

在對資料進行加解密時，通常將資料按照固定的大小（block size）分成多個組，那么隨之就產生了一個問題，如果分到最后一組，不夠一個 block size 了，要怎么辦？此時就需要進行補齊操作，

補齊規則：The value of each added byte is the number of bytes that are added, i.e. N bytes, each of value N are added.

舉例：

36 位的 UUID，如果按照 block size=16 位元組（即 128 位元），那么就需要補齊到 48 位，差 12 個位元組，那么最后填充的 12 個位元組的內容，都是位元組表示的 0x0c（即 12），

偏移量

偏移量 的添加一般是為了增加 AES 加密的復雜度，增加資料的安全性，一般在 AES_256 中會使用到 偏移量 ，而在 AES_128 加密中不會使用到，

字符集

在 AES 加密中，特別也要注意到字符集的問題，一般用到的字符集是 utf-8 和 gbk ，

實際作業中的加密流程

在實際的作業中，客戶端跟服務器互動一般都是字串格式，所以一個比較好的加密流程是：

• 加密流程 ：明文通過 密鑰 (有時也需要 偏移量 )，利用 AES 加密演算法，然后通過 Base64 轉碼，最后生成加密后的字串，
• 解密流程 ：加密后的字串通過 密鑰 (有時也需要 偏移量 )，利用 AES 解密演算法，然后通過 Base64 轉碼，最后生成解密后的字串，

AES 加密/解密 注意的問題

AES 加密/解密的時候，通常是用在服務端和客戶端通訊的程序中，一端加密傳輸，另一端解密使用，雖然 AES 加密看似簡單，但在使用程序程序中，仍然會出現在一端加密ok，但是另一端解密失敗的情況，一旦出現 AES 解密失敗，我們可以通過以下幾個方面進行排查：

1. AES 加密/解密 使用相同的密鑰
2. 若涉及到偏移量，則AES 加密/解密 使用的偏移量要一樣
3. AES 加密/解密 要使用相同加密數位，如都使用`AES_256`
4. AES 加密/解密 使用相同的字符集
5. AES 加密/解密 使用相同的加密，填充模式，如都使用`AES/CBC/PKCS5Padding`模式
6. 由于不同開發語言(如C 和 Java)及不同開發環境(如 Java 和 Android)的影響，可能相同的加解密演算法在實作上出現差異，若你們注意到這個差異，就可能導致加解密出現問題

最后，當我們需要驗證自己的 AES 解密演算法是否與別人的加密方法為一套的時候，可以讓加密方發你一份加密后的密文和加密前的明文，然后你用密文解密，看解密結果和加密方發你的是否一致，需要注意的是，加密方給你的明文要盡量簡潔，如就 中國 二字，這樣既能看出加密方和解密方的字符集是否一致，而且能避免復制粘貼等環節出現空格，回車等轉義字符對驗證結果的干擾，

實戰，AES加解密

首先定義加密、解密工具類

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.io.IOException;
import java.security.GeneralSecurityException;

/**
 * AES加解密工具類
 */
public class AES {

    /**
     * AES加密
     *
     * @param key
     * @param iv
     * @throws GeneralSecurityException
     * @throws IOException
     */
    public static byte[] encryptAes(byte[] data, byte[] key, byte[] iv)
            throws GeneralSecurityException, IOException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key, "AES"), new IvParameterSpec(iv));
        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * AES解密
     *
     * @param key
     * @param iv
     * @return
     * @throws GeneralSecurityException
     * @throws IOException
     */
    public static byte[] decryptAesToByteString(byte[] data, byte[] key, byte[] iv)
            throws GeneralSecurityException, IOException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key, "AES"), new IvParameterSpec(iv));
        return cipher.doFinal(data);
    }
}

加密和解密的代碼很像，唯一的不同點是，加密 Cipher.ENCRYPT_MOD ， 解密用的是 Cipher.DECRYPT_MODE

下面我們寫一個測驗代碼：

        try {
            //加密密碼
            String key = "zhaoyanjunzhaoy1";
            //偏移量
            String iv = "1234567890123456";

            String message = "今天是周二，我好開心";

            //加密
            byte[] encryResult = AES.encryptAes(message.getBytes(), key.getBytes(), iv.getBytes());

            //解密
            byte[] decryResult = AES.decryptAesToByteString(encryResult, key.getBytes(), iv.getBytes());
            System.out.println("解密資料 = " + new String(decryResult));

        } catch (IOException | GeneralSecurityException e) {
            e.printStackTrace();
        }

輸出結果：

解密資料 = 今天是周二，我好開心

可以看到資料已經正常解密了，