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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

原创
molangxx
其他
05/13 14:22
阅读数 37513
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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(128, 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(128, 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(128, 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 = 0; i < byteRresult.length; i++) {
                String hex = Integer.toHexString(byteRresult[i] & 0xFF);
                if (hex.length() == 1) hex = '0' + 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() < 1) return null;
        byte[] byteRresult = new byte[content.length() / 2];
        for (int i = 0; i < content.length() / 2; i++) {
            int high = Integer.parseInt(content.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
            int low = Integer.parseInt(content.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
            byteRresult[i] = (byte) (high * 16 + low);
        }
        try {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            kgen.init(128, 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 = 0; i < byteRresult.length; i++) {
                String hex = Integer.toHexString(byteRresult[i] & 0xFF);
                if (hex.length() == 1) hex = '0' + 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() < 1) return null;
        byte[] byteRresult = new byte[content.length() / 2];
        for (int i = 0; i < content.length() / 2; i++) {
            int high = Integer.parseInt(content.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
            int low = Integer.parseInt(content.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
            byteRresult[i] = (byte) (high * 16 + 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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