Rijndael加密算法
在密码学领域，加密算法主要分为两大类：双向加密和单向加密。单向加密如MD5、SHA等，属于摘要算法，具有不可逆性。而双向加密包括对称加密和非对称加密，其中对称加密包括AES加密、DES加密等，这类加密是可逆的，且存在密文密钥。AES算法作为DES算法的替代者，是目前应用最广泛的加密算法之一。以下将详细介绍AES加密算法及其原理和流程。
什么是AES加密算法？AES，全称为高级加密标准，也称为Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。它被广泛应用于全球，成为对称密钥加密中最流行的算法之一。AES支持三种密钥长度：128位、192位和256位。
AES加密算法原理主要包括两个方面：密钥和填充。
密钥是AES算法实现加密和解密的核心。对称加密算法之所以对称，是因为加密和解密过程都需要使用同一个密钥。AES支持三种密钥长度：128位、192位和256位。通常所说的AES128、AES192、AES256，实际上指的是AES算法对不同长度密钥的使用。
填充是为了满足AES分组加密的特性。AES算法在对明文加密时，会将明文拆分成一个个独立的明文块，每个块长度为128bit。经过加密器处理后，将各个密文块拼接在一起，形成最终的加密结果。如果明文长度不是128bit的整数倍，需要对明文块进行填充。常见的填充模式包括NoPadding、PKCS5Padding（默认）和ISO10126Padding。
AES算法流程涉及四种操作：字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加。加解密算法的每一步都对应逆操作，且加解密操作的顺序相反。通过这些操作，保证了算法的正确性。在加解密过程中，每轮的密钥由种子密钥经过密钥扩展算法得到。算法中的明文、密文和轮子密钥均以4x4矩阵表示。
总而言之，AES是新一代加密标准，具有128bit的分组长度，支持128、192和256比特的密钥长度，是目前最流行的加密算法之一。本文介绍了AES加密算法的原理和流程，更多关于加密算法的内容，后期将继续更新。
‘贰’ Rijndael加密法
密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），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。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院 （NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
该算法为比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen所设计，结合两位作者的名字，以Rijndael之命名之，投稿高级加密标准的甄选流程。(Rijdael的发音近于 “Rhinedoll”)
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。Figure 1 显示了 AES 用192位密钥对一个16位字节数据块进行加密和解密的情形。
对称密码体制的发展趋势将以分组密码为重点。分组密码算法通常由密钥扩展算法和加密（解密）算法两部分组成。密钥扩展算法将b字节用户主密钥扩展成r个子密钥。加密算法由一个密码学上的弱函数f与r个子密钥迭代r次组成。混乱和密钥扩散是分组密码算法设计的基本原则。抵御已知明文的差分和线性攻击，可变长密钥和分组是该体制的设计要点。
AES是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准。
AES的基本要求是，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.
AES加密数据块大小最大是256bit，但是密钥大小在理论上没有上限。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。
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 java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
public abstract class AesHelper {
/**
* 加密
*
* @param content 需要加密的内容
* @param salt 加密密码
* @return
*/
public static byte[] encrypt(String content, String salt) {
try {
SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
random.setSeed(salt.getBytes());
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128, random);
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
return result; // 加密
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 解密
*
* @param content 待解密内容
* @param salt 解密密钥
* @return
*/
public static byte[] decrypt(byte[] content, String salt) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
secureRandom.setSeed(salt.getBytes());
kgen.init(128, secureRandom);
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(content);
return result; // 加密
} 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;
}
public static String bytesToHexString(byte[] src) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < src.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(src[i] & 0xFF);
if (hex.length() == 1) {
hex = '0' + hex;
}
sb.append(hex.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}
public static String encryptToStr(String content, String password){
return bytesToHexString(encrypt(content,password));
}
public static byte[] decrypt(String content, String keyWord) {
return decrypt(hexStringToBytes(content), keyWord);
}
public static byte[] hexStringToBytes(String hexString) {
if (hexString.length() < 1)
return null;
byte[] result = new byte[hexString.length() / 2];
for (int i = 0; i < hexString.length() / 2; i++) {
int high = Integer.parseInt(hexString.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
int low = Integer.parseInt(hexString.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
result[i] = (byte) (high * 16 + low);
}
return result;
}
}
public class TestMain {
public void main(){
String content = "carl.zhao";
String Key = "http://www.csdn.net";
//加密
String encryptResult = AesHelper.encryptToStr(content, Key);
//解密
byte[] decryptResult = AesHelper.decrypt(encryptResult,Key);
Assert.assertEquals(content, new String(decryptResult));
}
}
输出结果：
@@3c2278ea668b03b50102@@
‘叁’ aes是什么意思
aes的意思是：
1、密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。
2、原子发射光谱原子发射光谱法（Atomic Emission Spectrometry，简称AES），是利用物质在热激发或电激发下，不同元素的原子或离子发射特征光谱的差别来判断物质的组成，并进而进行元素的定性与定量分析的方法。
AES加密
AES加密过程又包括一个作为初始轮的初始密钥加法（AddRoundKey)，接着进行9次轮变换（Round)，最后再使用一个轮变换（FinalRound)，如图2.1 AES算法加密实现过程所示。
每一次Round均由SubBytes，ShiftRows，MixColumns和AddRoundKey共4个步骤构成，FinalRound包含除MixColumns这一步外的其他3个步骤。轮变换及其每一步均作用在中间结果上，将该中间结果称为状态，可以形象地表示为一个4*4 B的矩阵。