Java实现AES加密（window机器和linux机器） 注意window机器 和linux机器算法稍有不同

时间：2021-08-22 20:19:04

一）什么是AES？

高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES），是一种区块加密标准。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，，原因就在于其使用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。

二）AES加密解密 以下为window下的源码：(注意 如果在linux或者mac电脑上执行 ，是不对的)

package demo.security;

import java.io.IOException;

import java.io.UnsupportedEncodingException;

import java.security.InvalidKeyException;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import java.security.SecureRandom;

import java.util.Base64;

import java.util.Scanner;

import javax.crypto.BadPaddingException;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import javax.crypto.NoSuchPaddingException;

import javax.crypto.SecretKey;

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import sun.misc.BASE64Decoder;

import sun.misc.BASE64Encoder;

/*

 * AES对称加密和解密

 */

public class SymmetricEncoder {

  /*

   * 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 encodeRules,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

            keygen.init(, new SecureRandom(encodeRules.getBytes()));

              //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("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

            //这里用Base64Encoder中会找不到包

            //解决办法：

            //在项目的Build path中先移除JRE System Library，再添加库JRE System Library，重新编译后就一切正常了。

            String AES_encode=new String(new BASE64Encoder().encode(byte_AES));

          //11.将字符串返回

            return AES_encode;

        } 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();

        } catch (UnsupportedEncodingException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        //如果有错就返加nulll

        return null;

    }

    /*

     * 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 AESDncode(String encodeRules,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

            keygen.init(, new SecureRandom(encodeRules.getBytes()));

              //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);

            String AES_decode=new String(byte_decode,"utf-8");

            return AES_decode;

        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (NoSuchPaddingException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (InvalidKeyException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (IllegalBlockSizeException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (BadPaddingException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        //如果有错就返加nulll

        return null;

    }

    public static void main(String[] args) {

        SymmetricEncoder se=new SymmetricEncoder();

        Scanner scanner=new Scanner(System.in);

        /*

         * 加密

         */

        System.out.println("使用AES对称加密，请输入加密的规则");

        String encodeRules=scanner.next();

        System.out.println("请输入要加密的内容:");

        String content = scanner.next();

        System.out.println("根据输入的规则"+encodeRules+"加密后的密文是:"+se.AESEncode(encodeRules, content));

        /*

         * 解密

         */

        System.out.println("使用AES对称解密，请输入加密的规则：(须与加密相同)");

         encodeRules=scanner.next();

        System.out.println("请输入要解密的内容（密文）:");

         content = scanner.next();

        System.out.println("根据输入的规则"+encodeRules+"解密后的明文是:"+se.AESDncode(encodeRules, content));

    }

}

三）测试结果

使用AES对称加密，请输入加密的规则

使用AES对称加密

请输入要加密的内容:

使用AES对称加密

根据输入的规则使用AES对称加密加密后的密文是:Z0NwrNPHghgXHN0CqjLS58YCjhMcBfeR33RWs7Lw+AY=

使用AES对称解密，请输入加密的规则：(须与加密相同)

使用AES对称加密

请输入要解密的内容（密文）:

Z0NwrNPHghgXHN0CqjLS58YCjhMcBfeR33RWs7Lw+AY=

根据输入的规则使用AES对称加密解密后的明文是:使用AES对称加密

二、如果在window上面执行上面的代码是正确的，但是如果在linux或者mac上执行，就会报错：

javax.crypto.BadPaddingException: Given final block not properly padded

经过一番调试，找到真正原因：javax.crypto.BadPaddingException: Given final block not properly padded

package com.daredo.utils;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import javax.crypto.SecretKey;

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import java.security.SecureRandom;

/**

 * Created by IntelliJ IDEA

 * Author: d-arlin@qq.com

 * Date: 2018/3/14

 * Time: 15:38

 */

public class SecurityUtils {

    /**

     * 编码格式

     */

    private static String ENCODING = "UTF-8";

    /**

     * 加密算法

     */

    public static final String KEY_ALGORITHM = "AES";

    /**

     * 加密

     *

     * @param content 待加密内容

     * @param key     加密的密钥

     * @return

     */

    public static String encrypt(String content, String key) {

        try {

            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            kgen.init(, new SecureRandom(key.getBytes(ENCODING)));

            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();

            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();

            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, KEY_ALGORITHM);

            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            byte[] byteContent = content.getBytes(ENCODING);

            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);

            byte[] byteRresult = cipher.doFinal(byteContent);

            StringBuffer sb = new StringBuffer();

            for (int i = ; i < byteRresult.length; i++) {

                String hex = Integer.toHexString(byteRresult[i] & 0xFF);

                if (hex.length() == ) hex = '' + hex;

                sb.append(hex.toUpperCase());

            }

            return sb.toString();

        } catch (Exception e) {

            e.toString();

        }

        return null;

    }

    /**

     * 解密

     *

     * @param content 待解密内容

     * @param key     解密的密钥

     * @return

     */

    public static String decrypt(String content, String key) {

        if (content.length() < ) return null;

        byte[] byteRresult = new byte[content.length() / ];

        for (int i = ; i < content.length() / ; i++) {

            int high = Integer.parseInt(content.substring(i * , i *  + ), );

            int low = Integer.parseInt(content.substring(i *  + , i *  + ), );

            byteRresult[i] = (byte) (high *  + low);

        }

        try {

            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            kgen.init(, new SecureRandom(key.getBytes(ENCODING)));

            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();

            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();

            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, KEY_ALGORITHM);

            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);

            byte[] result = cipher.doFinal(byteRresult);

            return new String(result, ENCODING);

        } catch (Exception e) {

            e.toString();

        }

        return null;

    }

}

那么为什么在Windows正常，在Linux就出现异常呢？

原因分析
SecureRandom 实现完全随操作系统本身的內部状态，除非调用方在调用 getInstance 方法之后又调用了 setSeed 方法；

该实现在 windows 上每次生成的 key 都相同，但是在 solaris 或部分 linux 系统上则不同。

解决方法

package com.daredo.utils;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import javax.crypto.SecretKey;

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import java.security.SecureRandom;

/**

 * Created by IntelliJ IDEA

 * Author: d-arlin@qq.com

 * Date: 2018/3/14

 * Time: 15:38

 */

public class SecurityUtils {

    /**

     * 编码格式

     */

    private static final String ENCODING = "UTF-8";

    /**

     * 加密算法

     */

    public static final String KEY_ALGORITHM = "AES";

    /**

     * 签名算法

     */

    public static final String SIGN_ALGORITHMS = "SHA1PRNG";

    /**

     * 加密

     *

     * @param content 待加密内容

     * @param key     加密的密钥

     * @return

     */

    public static String encrypt(String content, String key) {

        try {

            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance(SIGN_ALGORITHMS);

            random.setSeed(key.getBytes(ENCODING));

            kgen.init(128, random);

            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();

            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();

            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, KEY_ALGORITHM);

            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            byte[] byteContent = content.getBytes(ENCODING);

            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);

            byte[] byteRresult = cipher.doFinal(byteContent);

            StringBuffer sb = new StringBuffer();

            for (int i = ; i < byteRresult.length; i++) {

                String hex = Integer.toHexString(byteRresult[i] & 0xFF);

                if (hex.length() == ) hex = '' + hex;

                sb.append(hex.toUpperCase());

            }

            return sb.toString();

        } catch (Exception e) {

            e.toString();

        }

        return null;

    }

    /**

     * 解密

     *

     * @param content 待解密内容

     * @param key     解密的密钥

     * @return

     */

    public static String decrypt(String content, String key) {

        if (content.length() < ) return null;

        byte[] byteRresult = new byte[content.length() / ];

        for (int i = ; i < content.length() / ; i++) {

            int high = Integer.parseInt(content.substring(i * , i *  + ), );

            int low = Integer.parseInt(content.substring(i *  + , i *  + ), );

            byteRresult[i] = (byte) (high *  + low);

        }

        try {

            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            SecureRandom random = SecureRandom.getInstance(SIGN_ALGORITHMS);

            random.setSeed(key.getBytes(ENCODING));

            kgen.init(128, random);

            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();

            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();

            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(enCodeFormat, KEY_ALGORITHM);

            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);

            byte[] result = cipher.doFinal(byteRresult);

            return new String(result, ENCODING);

        } catch (Exception e) {

            e.toString();

        }

        return null;

    }

}

改动的地方如代码中已标红。

参考：javax.crypto.BadPaddingException: Given final block not properly padded

参考：Java实现AES加密

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