隨着對稱密碼的發展,DES數據加密標准算法由於密鑰長度較小(56位),已經不適應當今分布式開放網絡對數據加密安全性的要求，因此1997年NIST公開征集新的數據加密標准,即AES[1]。經過三輪的篩選,比利時Joan Daeman和Vincent Rijmen提交的Rijndael算法被提議為AES的最終算法。此算法將成為美國新的數據加密標准而被廣泛應用在各個領域中。盡管人們對AES還有不同的看法,但總體來說,AES作為新一代的數據加密標准匯聚了強安全性、高性能、高效率、易用和靈活等優點。AES設計有三個密鑰長度:128,192,256位，相對而言，AES的128密鑰比DES的56密鑰強1021倍[2]。AES算法主要包括三個方面：輪變化、圈數和密鑰擴展。本文以128為例，介紹算法的基本原理；結合AVR匯編語言，實現高級數據加密算法AES。
AES是分組密鑰，算法輸入128位數據，密鑰長度也是128位。用Nr表示對一個數據分組加密的輪數（加密輪數與密鑰長度的關系如表1所列）。每一輪都需要一個與輸入分組具有相同長度的擴展密鑰Expandedkey(i)的參與。由於外部輸入的加密密鑰K長度有限,所以在算法中要用一個密鑰擴展程序(Keyexpansion)把外部密鑰K擴展成更長的比特串,以生成各輪的加密和解密密鑰。
AES加密算法原理
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加密前需要的參數encoding聲明為以哪種字符方式加密，AES對稱加密，KEY為密鑰
private final static String encoding = "UTF-8";
private final static String AES = "AES";
private final static String KEY = "xxxxsfddsfdsfsdfds";
/**
* AES加密
* **/
public static String encryptAES(String content) {
byte[] encryptResult = encrypt(content);
String encryptResultStr = parseByte2HexStr(encryptResult);
// BASE64位加密
encryptResultStr = ebotongEncrypto(encryptResultStr);
return encryptResultStr;
}
/**
* AES解密
* @param encryptResultStr
* @return String
* **/
public static String decryptAES(String encryptResultStr) {
// BASE64位解密
String decrpt = ebotongDecrypto(encryptResultStr);
byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(decrpt);
byte[] decryptResult = decrypt(decryptFrom);
return new String(decryptResult);
}
/**
* 加密字符串
* */
public static String ebotongEncrypto(String str) {
BASE64Encoder base64encoder = new BASE64Encoder();
String result = str;
if (str != null && str.length() > 0) {
try {
byte[] encodeByte = str.getBytes(encoding);
result = base64encoder.encode(encodeByte);
}catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//base64加密超過一定長度會自動換行 需要去除換行符
return result.replaceAll("\r\n", "").replaceAll("\r", "").replaceAll("\n", "");
}
/**
* 解密字符串
* */
public static String ebotongDecrypto(String str) {
BASE64Decoder base64decoder = new BASE64Decoder();
try {
byte[] encodeByte = base64decoder.decodeBuffer(str);
return new String(encodeByte);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return str;
}
}
/**
* 加密
*
* @param content 需要加密的內容
* @param password 加密密碼
* @return
*/
public static byte[] encrypt(String content) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(AES);
SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
secureRandom.setSeed(KEY.getBytes());
kgen.init(128, secureRandom);
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, AES);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES);// 創建密碼器
byte[] byteContent = content.getBytes();
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 (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**解密
* @param content 待解密內容
* @param password 解密密鑰
* @return
*/
public static byte[] decrypt(byte[] content) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(AES);
//kgen.init(128, new SecureRandom(AESUtilsPassWordKey.PASSWORD_KEY.getBytes()));
SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
secureRandom.setSeed(KEY.getBytes());
kgen.init(128, secureRandom);
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, AES);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES);// 創建密碼器
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;
}
/**將16進制轉換為二進制 解密
* @param hexStr
* @return
*/
public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
if (hexStr.length() < 1)
return null;
byte[] result = new byte[hexStr.length()/2];
for (int i = 0;i< hexStr.length()/2; i++) {
int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2, i*2+1), 16);
int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2+1, i*2+2), 16);
result[i] = (byte) (high * 16 + low);
}
return result;
}
/**
* 將二進制轉換成16進制 加密
* @param buf
* @return
*/
public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);
if (hex.length() == 1) {
hex = '0' + hex;
}
sb.append(hex.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}
public static void main(String[] args) {
String content = "中文測試";
String encryptResultStr = encryptAES(content);
System.out.println("加密前: "+content);
System.out.println("加密后: "+encryptResultStr);
System.out.println("解密后: "+decryptAES(encryptResultStr));
}