### Java 加密解密之对称加密算法AES
#### 高级加密标准（AES）
AES是一种广泛使用的对称加密算法，被美国联邦政府采纳作为官方的加密标准来替代早期的DES算法。它由比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen共同设计，并在2001年由美国国家标准与技术研究院（NIST）正式发布。
#### AES的特点
- **算法特点**：AES采用了对称分组密码体制，意味着加密和解密使用相同的密钥。
- **密钥长度**：AES支持128位、192位和256位的密钥长度。
- **分组长度**：AES的分组长度固定为128位。
- **安全性**：AES被认为是当前最安全的对称加密算法之一，能够抵御各种已知的密码攻击。
- **广泛应用**：由于其高效性和安全性，AES被广泛应用于各个领域，如网络安全、数据保护等。
#### AES的选择过程
- **候选算法**：1998年，NIST开始收集候选算法，经过两轮的分析和测试，最终在15个候选算法中选择了Rijndael作为AES的标准。
- **正式采用**：2000年10月2日，Rijndael被正式选为AES算法。
#### AES的工作原理
AES的加密过程包括以下步骤：
1. **密钥扩展（Key Expansion）**：将用户提供的原始密钥扩展为一系列子密钥，用于加密过程的不同阶段。
2. **初始轮（Initial Round）**：进行一次初步的加密处理。
3. **重复轮（Rounds）**：加密过程的核心部分，包含多次迭代的SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey操作。
- **SubBytes**：对状态矩阵中的每个字节进行非线性替换。
- **ShiftRows**：对状态矩阵的行进行循环移位。
- **MixColumns**：对状态矩阵的列进行线性变换，增强算法的扩散性。
- **AddRoundKey**：将子密钥与状态矩阵进行异或运算。
4. **最终轮（Final Round）**：类似于重复轮，但不执行MixColumns操作。
#### 在Java中的实现
Java提供了强大的加密支持，可以通过`javax.crypto`包中的类来实现AES加密。
- **密钥生成**：使用`KeyGenerator`类生成AES密钥。
- **加密和解密**：使用`Cipher`类完成加密和解密操作。
- **工作模式**：支持多种工作模式，如ECB（电子密码本）、CBC（密码分组链接）等。
- **填充方式**：提供不同的填充方式，如PKCS5Padding、ISO10126Padding等。
示例代码片段展示了如何使用Java实现AES加密和解密：
```java
public class AESCoder {
private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";
public static byte[] initSecretKey() throws NoSuchAlgorithmException {
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
kg.init(128); // AES要求密钥长度为128
SecretKey secretKey = kg.generateKey();
return secretKey.getEncoded();
}
public static byte[] encrypt(byte[] content, byte[] key) throws Exception {
Key secretKey = new SecretKeySpec(key, KEY_ALGORITHM);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
return cipher.doFinal(content);
}
public static byte[] decrypt(byte[] content, byte[] key) throws Exception {
Key secretKey = new SecretKeySpec(key, KEY_ALGORITHM);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
return cipher.doFinal(content);
}
}
```
这段代码展示了如何生成AES密钥、加密以及解密数据的过程。
#### 结论
AES作为一种现代的对称加密算法，在安全性、效率和灵活性方面都有着出色的表现。Java提供了强大的支持来实现AES加密解密功能，使得开发者能够轻松地在应用程序中加入数据保护机制。
