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java中aes加密,cbc模式,zeropaddin填充,128位的加密工具的简单介绍

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java的aes加密成多少位数

深圳远标帮你:

1.默认 Java 中仅支持 128 位密钥,当使用 256 位密钥的时候,会报告密钥长度错误

Invalid AES key length

你需要下载一个支持更长密钥的包。这个包叫做 Java Cryptography Extension (JCE) Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files 6

看一下你的 JRE 环境,将 JRE 环境中 lib\lib\security 中的同名包替换掉。

2. Base64 问题

// 编码

String asB64 = new Base64().encodeToString("some string".getBytes("utf-8"));

System.out.println(asB64); // 输出为: c29tZSBzdHJpbmc=

解码

// 解码

byte[] asBytes = new Base64().getDecoder().decode("c29tZSBzdHJpbmc=");

System.out.println(new String(asBytes, "utf-8")); // 输出为: some string

如果你已经使用 Java 8,那么就不需要再选用第三方的实现了,在 java.util 包中已经包含了 Base64 的处理。

编码的方式

// 编码

String asB64 = Base64.getEncoder().encodeToString("some string".getBytes("utf-8"));

System.out.println(asB64); // 输出为: c29tZSBzdHJpbmc=

解码处理

// 解码

byte[] asBytes = Base64.getDecoder().decode("c29tZSBzdHJpbmc=");

System.out.println(new String(asBytes, "utf-8")); // 输出为: some string

3. 关于 PKCS5 和 PKCS7 填充问题

PKCS #7 填充字符串由一个字节序列组成,每个字节填充该填充字节序列的长度。

假定块长度为 8,数据长度为 9,

数据: FF FF FF FF FF FF FF FF FF

PKCS7 填充: FF FF FF FF FF FF FF FF FF 07 07 07 07 07 07 07

简单地说, PKCS5, PKCS7和SSL3, 以及CMS(Cryptographic Message Syntax)

有如下相同的特点:

1)填充的字节都是一个相同的字节

2)该字节的值,就是要填充的字节的个数

如果要填充8个字节,那么填充的字节的值就是0×8;

要填充7个字节,那么填入的值就是0×7;

如果只填充1个字节,那么填入的值就是0×1;

这种填充方法也叫PKCS5, 恰好8个字节时还要补8个字节的0×08

正是这种即使恰好是8个字节也需要再补充字节的规定,可以让解密的数据很确定无误的移除多余的字节。

比如, Java中

Cipher.getInstance(“AES/CBC/PKCS5Padding”)

这个加密模式

跟C#中的

RijndaelManaged cipher = new RijndaelManaged();

cipher.KeySize = 128;

cipher.BlockSize = 128;

cipher.Mode = CipherMode.CBC;

cipher.Padding = PaddingMode.PKCS7;

的加密模式是一样的

因为AES并没有64位的块, 如果采用PKCS5, 那么实质上就是采用PKCS7

编码 UTF8加密方式 AES 运算模式 ECB 填充模式 零字节组成的字符串 块大小 128(位)密文传输编码 BASE64

我找到了解决我的问题。为了使加密工作,而填充我不得不补充,而不是kCCOptionPKCS7Padding或kCCOptionECBMode均会被视为为0x0000。此外,如果需要被编码的数据不具有kCCKeySizeAES128的长度数倍(16),然后保存该数据的矢量必须被调整到具有多个长度与kCCKeySizeAES128并充满我加空格的空值。-(NSData*)AES128EncryptWithKey:(NSString*)key{charkeyPtr[kCCKeySizeAES128+1];bzero(keyPtr,sizeof(keyPtr));[keygetCString:keyPtrmaxLength:sizeof(keyPtr)encoding:NSUTF8StringEncoding];intdataLength=[selflength];intdiff=kCCKeySizeAES128-(dataLength%kCCKeySizeAES128);intnewSize=0;if(diff0){newSize=dataLength+diff;}chardataPtr[newSize];memcpy(dataPtr,[selfbytes],[selflength]);for(inti=0;i

如何使用java对密码加密 加密方式aes

Java有相关的实现类:具体原理如下

对于任意长度的明文,AES首先对其进行分组,每组的长度为128位。分组之后将分别对每个128位的明文分组进行加密。

对于每个128位长度的明文分组的加密过程如下:

(1)将128位AES明文分组放入状态矩阵中。

(2)AddRoundKey变换:对状态矩阵进行AddRoundKey变换,与膨胀后的密钥进行异或操作(密钥膨胀将在实验原理七中详细讨论)。

(3)10轮循环:AES对状态矩阵进行了10轮类似的子加密过程。前9轮子加密过程中,每一轮子加密过程包括4种不同的变换,而最后一轮只有3种变换,前9轮的子加密步骤如下:

● SubBytes变换:SubBytes变换是一个对状态矩阵非线性的变换;

● ShiftRows变换:ShiftRows变换对状态矩阵的行进行循环移位;

● MixColumns变换:MixColumns变换对状态矩阵的列进行变换;

● AddRoundKey变换:AddRoundKey变换对状态矩阵和膨胀后的密钥进行异或操作。

最后一轮的子加密步骤如下:

● SubBytes变换:SubBytes变换是一个对状态矩阵非线性的变换;

● ShiftRows变换:ShiftRows变换对状态矩阵的行进行循环移位;

● AddRoundKey变换:AddRoundKey变换对状态矩阵和膨胀后的密钥进行异或操作;

(4)经过10轮循环的状态矩阵中的内容就是加密后的密文。

AES的加密算法的伪代码如下。

在AES算法中,AddRoundKey变换需要使用膨胀后的密钥,原始的128位密钥经过膨胀会产生44个字(每个字为32位)的膨胀后的密钥,这44个字的膨胀后的密钥供11次AddRoundKey变换使用,一次AddRoundKey使用4个字(128位)的膨胀后的密钥。

三.AES的分组过程

对于任意长度的明文,AES首先对其进行分组,分组的方法与DES相同,即对长度不足的明文分组后面补充0即可,只是每一组的长度为128位。

AES的密钥长度有128比特,192比特和256比特三种标准,其他长度的密钥并没有列入到AES联邦标准中,在下面的介绍中,我们将以128位密钥为例。

四.状态矩阵

状态矩阵是一个4行、4列的字节矩阵,所谓字节矩阵就是指矩阵中的每个元素都是一个1字节长度的数据。我们将状态矩阵记为State,State中的元素记为Sij,表示状态矩阵中第i行第j列的元素。128比特的明文分组按字节分成16块,第一块记为“块0”,第二块记为“块1”,依此类推,最后一块记为“块15”,然后将这16块明文数据放入到状态矩阵中,将这16块明文数据放入到状态矩阵中的方法如图2-2-1所示。

块0

块4

块8

块12

块1

块5

块9

块13

块2

块6

块10

块14

块3

块7

块11

块15

图2-2-1 将明文块放入状态矩阵中

五.AddRoundKey变换

状态矩阵生成以后,首先要进行AddRoundKey变换,AddRoundKey变换将状态矩阵与膨胀后的密钥进行按位异或运算,如下所示。

其中,c表示列数,数组W为膨胀后的密钥,round为加密轮数,Nb为状态矩阵的列数。

它的过程如图2-2-2所示。

图2-2-2 AES算法AddRoundKey变换

六.10轮循环

经过AddRoundKey的状态矩阵要继续进行10轮类似的子加密过程。前9轮子加密过程中,每一轮要经过4种不同的变换,即SubBytes变换、ShiftRows变换、MixColumns变换和AddRoundKey变换,而最后一轮只有3种变换,即SubBytes变换、ShiftRows变换和AddRoundKey变换。AddRoundKey变换已经讨论过,下面分别讨论余下的三种变换。

1.SubBytes变换

SubBytes是一个独立作用于状态字节的非线性变换,它由以下两个步骤组成:

(1)在GF(28)域,求乘法的逆运算,即对于α∈GF(28)求β∈GF(28),使αβ =βα = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)。

(2)在GF(28)域做变换,变换使用矩阵乘法,如下所示:

由于所有的运算都在GF(28)域上进行,所以最后的结果都在GF(28)上。若g∈GF(28)是GF(28)的本原元素,则对于α∈GF(28),α≠0,则存在

β ∈ GF(28),使得:

β = gαmod(x8 + x4 + x3 + x + 1)

由于g255 = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)

所以g255-α = β-1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)

根据SubBytes变换算法,可以得出SubBytes的置换表,如表2-2-1所示,这个表也叫做AES的S盒。该表的使用方法如下:状态矩阵中每个元素都要经过该表替换,每个元素为8比特,前4比特决定了行号,后4比特决定了列号,例如求SubBytes(0C)查表的0行C列得FE。

表2-2-1 AES的SubBytes置换表

它的变换过程如图2-2-3所示。

图2-2-3 SubBytes变换

AES加密过程需要用到一些数学基础,其中包括GF(2)域上的多项式、GF(28)域上的多项式的计算和矩阵乘法运算等,有兴趣的同学请参考相关的数学书籍。

2.ShiftRows变换

ShiftRows变换比较简单,状态矩阵的第1行不发生改变,第2行循环左移1字节,第3行循环左移2字节,第4行循环左移3字节。ShiftRows变换的过程如图2-2-4所示。

图2-2-4 AES的ShiftRows变换

3.MixColumns变换

在MixColumns变换中,状态矩阵的列看作是域GF(28)的多项式,模(x4+1)乘以c(x)的结果:

c(x)=(03)x3+(01)x2+(01)x+(02)

这里(03)为十六进制表示,依此类推。c(x)与x4+1互质,故存在逆:

d(x)=(0B)x3+(0D)x2+(0G)x+(0E)使c(x)•d(x) = (D1)mod(x4+1)。

设有:

它的过程如图2-2-5所示。

图2-2-5 AES算法MixColumns变换

七.密钥膨胀

在AES算法中,AddRoundKey变换需要使用膨胀后的密钥,膨胀后的密钥记为子密钥,原始的128位密钥经过膨胀会产生44个字(每个字为32位)的子密钥,这44个字的子密钥供11次AddRoundKey变换使用,一次AddRoundKey使用4个字(128位)的膨胀后的密钥。

密钥膨胀算法是以字为基础的(一个字由4个字节组成,即32比特)。128比特的原始密钥经过膨胀后将产生44个字的子密钥,我们将这44个密钥保存在一个字数组中,记为W[44]。128比特的原始密钥分成16份,存放在一个字节的数组:Key[0],Key[1]……Key[15]中。

在密钥膨胀算法中,Rcon是一个10个字的数组,在数组中保存着算法定义的常数,分别为:

Rcon[0] = 0x01000000

Rcon[1] = 0x02000000

Rcon[2] = 0x04000000

Rcon[3] = 0x08000000

Rcon[4] = 0x10000000

Rcon[5] = 0x20000000

Rcon[6] = 0x40000000

Rcon[7] = 0x80000000

Rcon[8] = 0x1b000000

Rcon[9] = 0x36000000

另外,在密钥膨胀中包括其他两个操作RotWord和SubWord,下面对这两个操作做说明:

RotWord( B0,B1,B2,B3 )对4个字节B0,B1,B2,B3进行循环移位,即

RotWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B1,B2,B3,B0 )

SubWord( B0,B1,B2,B3 )对4个字节B0,B1,B2,B3使用AES的S盒,即

SubWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B’0,B’1,B’2,B’3 )

其中,B’i = SubBytes(Bi),i = 0,1,2,3。

密钥膨胀的算法如下:

八.解密过程

AES的加密和解密过程并不相同,首先密文按128位分组,分组方法和加密时的分组方法相同,然后进行轮变换。

AES的解密过程可以看成是加密过程的逆过程,它也由10轮循环组成,每一轮循环包括四个变换分别为InvShiftRows变换、InvSubBytes变换、InvMixColumns变换和AddRoundKey变换;

这个过程可以描述为如下代码片段所示:

九.InvShiftRows变换

InvShiftRows变换是ShiftRows变换的逆过程,十分简单,指定InvShiftRows的变换如下。

Sr,(c+shift(r,Nb))modNb= Sr,c for 0 r 4 and 0 ≤ c Nb

图2-2-6演示了这个过程。

图2-2-6 AES算法InvShiftRows变换

十.InvSubBytes变换

InvSubBytes变换是SubBytes变换的逆变换,利用AES的S盒的逆作字节置换,表2-2-2为InvSubBytes变换的置换表。

表2-2-2 InvSubBytes置换表

十一.InvMixColumns变换

InvMixColumns变换与MixColumns变换类似,每列乘以d(x)

d(x) = (OB)x3 + (0D)x2 + (0G)x + (0E)

下列等式成立:

( (03)x3 + (01)x2 + (01)x + (02) )⊙d(x) = (01)

上面的内容可以描述为以下的矩阵乘法:

十二.AddRoundKey变换

AES解密过程的AddRoundKey变换与加密过程中的AddRoundKey变换一样,都是按位与子密钥做异或操作。解密过程的密钥膨胀算法也与加密的密钥膨胀算法相同。最后状态矩阵中的数据就是明文。