java加密与解密的艺术2
㈠ java锷犲瘑涓庤В瀵嗙殑镩烘湳镄勪粙缁
銆奂ava锷犲瘑涓庤В瀵嗙殑镩烘湳銆嬶纴瀹幂殑搴旂敤阆嶅强浼佷笟绾у簲鐢ㄧ殑钖勪釜棰嗗烟锛屽畨鍏ㄦ槸镓链変紒涓氱骇搴旂敤涓链绐佸嚭銆佹渶閲嶈佺殑闂棰樸傜劧钥岃繖浜涢梾棰树粠𨱒ラ兘涓嶆槸涓绉嶆﹀櫒灏辫兘瑙e喅镄勚傛秷鎭鎽樿佺畻娉旷敤浜庢暟鎹镙¢獙銆佸圭О锷犲瘑绠楁硶鐢ㄤ簬鏁版嵁锷犲瘑銆侀潪瀵圭О锷犲瘑绠楁硶鐢ㄤ簬瀵嗛挜浜ゆ崲銆佹暟瀛楃惧悕绠楁硶鐢ㄤ簬韬浠介獙璇侊纴绛
基于Java的IDEA加密算法探讨
随着Internet的迅速发展,电子商务的浪潮势不可挡,日常工作和数据传输都放在Internet网上进行传输,大大提高了效率,降低了成本,创造了良好的效益。但是,由于 Internet网络协议本身存在着重要的安全问题(IP包本身并不继承任何安全特性,很容易伪造出IP包的地址、修改其内容、重播以前的包以及在传输途中拦截并查看包的内容),使网上的信息传输存在巨大的安全风险电子商务的安全问题也越来越突出。加密是电子商务中最主要的安全技术,加密方法的选取直接影响电子商务活动中信息的安全程度,在电子商务系统中,主要的安全问题都可以通过加密来解决。数据的保密性可通过不同的加密算法对数据加密来实现。
对我国来讲,虽然可以引进很多的外国设备,但加密设备不能依靠引进,因为它涉及到网络安全、国家机密信息的安全,所以必须自己研制。当前国际上有许多加密算法,其中DES(Data Encryption Standard)是发明最早的用得最广泛的分组对称加密算法,DES用56位蜜钥加密64位明文,输出64位密文,DES的56位密钥共有256 种可能的密钥,但历史上曾利用穷举攻击破解过DES密钥,1998年电子边境基金会(EFF)用25万美元制造的专用计算机,用56小时破解了DES的密钥,1999年,EFF用22小时完成了破解工作,使DES算法受到了严重打击,使它的安全性受到严重威胁。因为JAVA语言的安全性和网络处理能力较强,本文主要介绍使用IDEA(Internation Data Encryption Algorithm )数据加密算法在Java环境下实现数据的安全传输。
一、IDEA数据加密算法
IDEA数据加密算法是由中国学者来学嘉博士和着名的密码专家 James L. Massey 于1990年联合提出的。它的明文和密文都是64比特,但密钥长为128比特。IDEA 是作为迭代的分组密码实现的,使用 128 位的密钥和 8 个循环。这比 DES 提供了更多的 安全性,但是在选择用于 IDEA 的密钥时,应该排除那些称为“弱密钥”的密钥。DES 只有四个弱密钥和 12 个次弱密钥,而 IDEA 中的弱密钥数相当可观,有 2 的 51 次方个。但是,如果密钥的总数非常大,达到 2 的 128 次方个,那么仍有 2 的 77 次方个密钥可供选择。IDEA 被认为是极为安全的。使用 128 位的密钥,蛮力攻击中需要进行的测试次数与 DES 相比会明显增大,甚至允许对弱密钥测试。而且,它本身也显示了它尤其能抵抗专业形式的分析性攻击。
二、Java密码体系和Java密码扩展
Java是Sun公司开发的一种面向对象的编程语言,并且由于它的平台无关性被大量应用于Internet的开发。Java密码体系(JCA)和Java密码扩展(JCE)的设计目的是为Java提供与实现无关的加密函数API。它们都用factory方法来创建类的例程,然后把实际的加密函数委托给提供者指定的底层引擎,引擎中为类提供了服务提供者接口在Java中实现数据的加密/解密,是使用其内置的JCE(Java加密扩展)来实现的。Java开发工具集1.1为实现包括数字签名和信息摘要在内的加密功能,推出了一种基于供应商的新型灵活应用编程接口。Java密码体系结构支持供应商的互操作,同时支持硬件和软件实现。Java密码学结构设计遵循两个原则:(1)算法的独立性和可靠性。(2)实现的独立性和相互作用性。算法的独立性是通过定义密码服务类来获得。用户只需了解密码算法的概念,而不用去关心如何实现这些概念。实现的独立性和相互作用性通过密码服务提供器来实现。密码服务提供器是实现一个或多个密码服务的一个或多个程序包。软件开发商根据一定接口,将各种算法实现后,打包成一个提供器,用户可以安装不同的提供器。安装和配置提供器,可将包含提供器的ZIP和JAR文件放在CLASSPATH下,再编辑Java安全属性文件来设置定义一个提供器。Java运行环境Sun版本时,提供一个缺省的提供器Sun。
三、Java环境下的实现
1.加密过程的实现
void idea_enc( int data11[], /*待加密的64位数据首地址*/ int key1[]){
int i ;
int tmp,x;
int zz[]=new int[6];
for ( i = 0 ; i < 48 ; i += 6) { /*进行8轮循环*/
for(int j=0,box=i; j<6; j++,box++){
zz[j]=key1[box];
}
x = handle_data(data11,zz);
tmp = data11[1]; /*交换中间两个*/
data11[1] = data11[2];
data11[2] = tmp;
}
tmp = data11[1]; /*最后一轮不交换*/
data11[1] = data11[2];
data11[2] = tmp;
data11[0] = MUL(data11[0],key1[48]);
data11[1] =(char)((data11[1] + key1[49])%0x10000);
data11[2] =(char)((data11[2] + key1[50])%0x10000);
data11[3] = MUL(data11[3],key1[51]);
}
2.解密过程的实现
void key_decryExp(int outkey[])/*解密密钥的变逆处理*/
{ int tmpkey[] = new int[52] ;
int i;
for ( i = 0 ; i < 52 ; i++) {
tmpkey[i] = outkey[ wz_spkey[i] ] ; /*换位*/
}
for ( i = 0 ; i < 52 ; i++) {
outkey[i] = tmpkey[i];
}
for ( i = 0 ; i < 18 ; i++) {
outkey[wz_spaddrever[i]] = (char)(65536-outkey[wz_spaddrever[i]]) ; /*替换成加法逆*/
}
for ( i = 0 ; i < 18 ; i++){
outkey[wz_spmulrevr[i]] =(char)(mulInv(outkey[wz_spmulrevr[i]] )); /*替换成乘法逆*/
}
}
四、总结
在实际应用中,我们可以使用Java开发工具包(JDK)中内置的对Socket通信的支持,通过JCE中的Java流和链表,加密基于Socket的网络通信.我们知道,加密/解密是数据传输中保证数据完整性的常用方法,Java语言因其平台无关性,在Internet上的应用非常之广泛.使用Java实现基于IDEA的数据加密传输可以在不同的平台上实现并具有实现简洁、安全性强等优点。
㈢ java 加密与解密的艺术怎么样
JCA 是提供基础的加密框架,类似于一个工厂,生产密钥产生器,数字证书,签名等基础设施。JCE 是JCA的扩展,也就是加工厂,拿到JCA的基础设施后,放入一些乱七八糟的算法,让产出的产品具有保密性。JSSE 是负责在网络传输中加密的,是基于SSL的。
㈣ java密码加密与解密
以下两个类可以很方便的完成字符串的加密和解密
加密 CryptHelper encrypt(password)
解密 CrypHelper decrypt(password)
代码如下
CryptUtils java
[java]
package gdie lab crypt;
import java io IOException;
import javax crypto Cipher;
import javax crypto KeyGenerator;
import javax crypto SecretKey;
import apache xerces internal impl dv util Base ;
public class CryptUtils {
private static String Algorithm = DES ;
private static byte[] DEFAULT_KEY=new byte[] { };
private static String VALUE_ENCODING= UTF ;
/**
* 生成密钥
*
* @return byte[] 返回生成的密钥
* @throws exception
* 扔出异常
*/
public static byte[] getSecretKey() throws Exception {
KeyGenerator keygen = KeyGenerator getInstance(Algorithm)
SecretKey deskey = keygen generateKey()
// if (debug ) System out println ( 生成密钥 +byte hex (deskey getEncoded
// ()))
return deskey getEncoded()
}
/**
* 将指定的数据根据提供的密钥进行加密
*
* @param input
* 需要加密的数据
* @param key
* 密钥
* @return byte[] 加密后的数据
* @throws Exception
*/
public static byte[] encryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {
SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)
// if (debug )
// {
// System out println ( 加密前的二进串 +byte hex (input ))
// System out println ( 加密前的字符串 +new String (input ))
//
// }
Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)
c init(Cipher ENCRYPT_MODE deskey)
byte[] cipherByte = c doFinal(input)
// if (debug ) System out println ( 加密后的二进串 +byte hex (cipherByte ))
return cipherByte;
}
public static byte[] encryptData(byte[] input) throws Exception {
return encryptData(input DEFAULT_KEY)
}
/**
* 将给定的已加密的数据通过指定的密钥进行解密
*
* @param input
* 待解密的数据
* @param key
* 密钥
* @return byte[] 解密后的数据
* @throws Exception
*/
public static byte[] decryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {
SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)
// if (debug ) System out println ( 解密前的信息 +byte hex (input ))
Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)
c init(Cipher DECRYPT_MODE deskey)
byte[] clearByte = c doFinal(input)
// if (debug )
// {
// System out println ( 解密后的二进串 +byte hex (clearByte ))
// System out println ( 解密后的字符串 +(new String (clearByte )))
//
// }
return clearByte;
}
public static byte[] decryptData(byte[] input) throws Exception {
return decryptData(input DEFAULT_KEY)
}
/**
* 字节码转换成 进制字符串
*
* @param byte[] b 输入要转换的字节码
* @return String 返回转换后的 进制字符串
*/
public static String byte hex(byte[] bytes) {
StringBuilder hs = new StringBuilder()
for(byte b : bytes)
hs append(String format( % $ X b))
return hs toString()
}
public static byte[] hex byte(String content) {
int l=content length()》 ;
byte[] result=new byte[l];
for(int i= ;i<l;i++) {
int j=i《 ;
String s=content substring(j j+ )
result[i]=Integer valueOf(s ) byteValue()
}
return result;
}
/**
* 将字节数组转换为base 编码字符串
* @param buffer
* @return
*/
public static String bytesToBase (byte[] buffer) {
//BASE Encoder en=new BASE Encoder()
return Base encode(buffer)
// return encoder encode(buffer)
}
/**
* 将base 编码的字符串解码为字节数组
* @param value
* @return
* @throws IOException
*/
public static byte[] base ToBytes(String value) throws IOException {
//return Base decodeToByteArray(value)
// System out println(decoder decodeBuffer(value))
// return decoder decodeBuffer(value)
return Base decode(value)
}
/**
* 加密给定的字符串
* @param value
* @return 加密后的base 字符串
*/
public static String encryptString(String value) {
return encryptString(value DEFAULT_KEY)
}
/**
* 根据给定的密钥加密字符串
* @param value 待加密的字符串
* @param key 以BASE 形式存在的密钥
* @return 加密后的base 字符串
* @throws IOException
*/
public static String encryptString(String value String key) throws IOException {
return encryptString(value base ToBytes(key))
}
/**
* 根据给定的密钥加密字符串
* @param value 待加密的字符串
* @param key 字节数组形式的密钥
* @return 加密后的base 字符串
*/
public static String encryptString(String value byte[] key) {
try {
byte[] data=value getBytes(VALUE_ENCODING)
data=CryptUtils encryptData(data key)
return bytesToBase (data)
} catch (Exception e) {
// TODO Auto generated catch block
e printStackTrace()
return null;
}
}
/**
* 解密字符串
* @param value base 形式存在的密文
* @return 明文
*/
public static String decryptString(String value) {
return decryptString(value DEFAULT_KEY)
}
/**
* 解密字符串
* @param value base 形式存在的密文
* @param key base 形式存在的密钥
* @return 明文
* @throws IOException
*/
public static String decryptString(String value String key) throws IOException {
String s=decryptString(value base ToBytes(key))
return s;
}
/**
* 解密字符串
* @param value base 形式存在的密文
* @param key 字节数据形式存在的密钥
* @return 明文
*/
public static String decryptString(String value byte[] key) {
try {
byte[] data=base ToBytes(value)
data=CryptUtils decryptData(data key)
return new String(data VALUE_ENCODING)
}catch(Exception e) {
e printStackTrace()
return null;
}
}
}
package gdie lab crypt;
import java io IOException;
import javax crypto Cipher;
import javax crypto KeyGenerator;
import javax crypto SecretKey;
import apache xerces internal impl dv util Base ;
public class CryptUtils {
private static String Algorithm = DES ;
private static byte[] DEFAULT_KEY=new byte[] { };
private static String VALUE_ENCODING= UTF ;
/**
* 生成密钥
*
* @return byte[] 返回生成的密钥
* @throws exception
* 扔出异常
*/
public static byte[] getSecretKey() throws Exception {
KeyGenerator keygen = KeyGenerator getInstance(Algorithm)
SecretKey deskey = keygen generateKey()
// if (debug ) System out println ( 生成密钥 +byte hex (deskey getEncoded
// ()))
return deskey getEncoded()
}
/**
* 将指定的数据根据提供的密钥进行加密
*
* @param input
* 需要加密的数据
* @param key
* 密钥
* @return byte[] 加密后的数据
* @throws Exception
*/
public static byte[] encryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {
SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)
// if (debug )
// {
// System out println ( 加密前的二进串 +byte hex (input ))
// System out println ( 加密前的字符串 +new String (input ))
//
// }
Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)
c init(Cipher ENCRYPT_MODE deskey)
byte[] cipherByte = c doFinal(input)
// if (debug ) System out println ( 加密后的二进串 +byte hex (cipherByte ))
return cipherByte;
}
public static byte[] encryptData(byte[] input) throws Exception {
return encryptData(input DEFAULT_KEY)
}
/**
* 将给定的已加密的数据通过指定的密钥进行解密
*
* @param input
* 待解密的数据
* @param key
* 密钥
* @return byte[] 解密后的数据
* @throws Exception
*/
public static byte[] decryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {
SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)
// if (debug ) System out println ( 解密前的信息 +byte hex (input ))
Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)
c init(Cipher DECRYPT_MODE deskey)
byte[] clearByte = c doFinal(input)
// if (debug )
// {
// System out println ( 解密后的二进串 +byte hex (clearByte ))
// System out println ( 解密后的字符串 +(new String (clearByte )))
//
// }
return clearByte;
}
public static byte[] decryptData(byte[] input) throws Exception {
return decryptData(input DEFAULT_KEY)
}
/**
* 字节码转换成 进制字符串
*
* @param byte[] b 输入要转换的字节码
* @return String 返回转换后的 进制字符串
*/
public static String byte hex(byte[] bytes) {
StringBuilder hs = new StringBuilder()
for(byte b : bytes)
hs append(String format( % $ X b))
return hs toString()
}
public static byte[] hex byte(String content) {
int l=content length()》 ;
byte[] result=new byte[l];
for(int i= ;i<l;i++) {
int j=i《 ;
String s=content substring(j j+ )
result[i]=Integer valueOf(s ) byteValue()
}
return result;
}
/**
* 将字节数组转换为base 编码字符串
* @param buffer
* @return
*/
public static String bytesToBase (byte[] buffer) {
//BASE Encoder en=new BASE Encoder()
return Base encode(buffer)
// return encoder encode(buffer)
}
/**
* 将base 编码的字符串解码为字节数组
* @param value
* @return
* @throws IOException
*/
public static byte[] base ToBytes(String value) throws IOException {
//return Base decodeToByteArray(value)
// System out println(decoder decodeBuffer(value))
// return decoder decodeBuffer(value)
return Base decode(value)
}
/**
* 加密给定的字符串
* @param value
* @return 加密后的base 字符串
*/
public static String encryptString(String value) {
return encryptString(value DEFAULT_KEY)
}
/**
* 根据给定的密钥加密字符串
* @param value 待加密的字符串
* @param key 以BASE 形式存在的密钥
* @return 加密后的base 字符串
* @throws IOException
*/
public static String encryptString(String value String key) throws IOException {
return encryptString(value base ToBytes(key))
}
/**
* 根据给定的密钥加密字符串
* @param value 待加密的字符串
* @param key 字节数组形式的密钥
* @return 加密后的base 字符串
*/
public static String encryptString(String value byte[] key) {
try {
byte[] data=value getBytes(VALUE_ENCODING)
data=CryptUtils encryptData(data key)
return bytesToBase (data)
} catch (Exception e) {
// TODO Auto generated catch block
e printStackTrace()
return null;
}
}
/**
* 解密字符串
* @param value base 形式存在的密文
* @return 明文
*/
public static String decryptString(String value) {
return decryptString(value DEFAULT_KEY)
}
/**
* 解密字符串
* @param value base 形式存在的密文
* @param key base 形式存在的密钥
* @return 明文
* @throws IOException
*/
public static String decryptString(String value String key) throws IOException {
String s=decryptString(value base ToBytes(key))
return s;
}
/**
* 解密字符串
* @param value base 形式存在的密文
* @param key 字节数据形式存在的密钥
* @return 明文
*/
public static String decryptString(String value byte[] key) {
try {
byte[] data=base ToBytes(value)
data=CryptUtils decryptData(data key)
return new String(data VALUE_ENCODING)
}catch(Exception e) {
e printStackTrace()
return null;
}
}
}
CryptHelper java
[java]
package gdie lab crypt;
import javax crypto Cipher;
import javax crypto SecretKey;
import javax crypto SecretKeyFactory;
import javax crypto spec DESKeySpec;
import javax crypto spec IvParameterSpec;
import springframework util DigestUtils;
public class CryptHelper{
private static String CRYPT_KEY = zhongqian ;
//加密
private static Cipher ecip;
//解密
private static Cipher dcip;
static {
try {
String KEY = DigestUtils md DigestAsHex(CRYPT_KEY getBytes()) toUpperCase()
KEY = KEY substring( )
byte[] bytes = KEY getBytes()
DESKeySpec ks = new DESKeySpec(bytes)
SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory getInstance( DES )
SecretKey sk = skf generateSecret(ks)
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(bytes)
ecip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )
ecip init(Cipher ENCRYPT_MODE sk iv )
dcip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )
dcip init(Cipher DECRYPT_MODE sk iv )
}catch(Exception ex) {
ex printStackTrace()
}
}
public static String encrypt(String content) throws Exception {
byte[] bytes = ecip doFinal(content getBytes( ascii ))
return CryptUtils byte hex(bytes)
}
public static String decrypt(String content) throws Exception {
byte[] bytes = CryptUtils hex byte(content)
bytes = dcip doFinal(bytes)
return new String(bytes ascii )
}
//test
public static void main(String[] args) throws Exception {
String password = gly ;
String en = encrypt(password)
System out println(en)
System out println(decrypt(en))
}
}
package gdie lab crypt;
import javax crypto Cipher;
import javax crypto SecretKey;
import javax crypto SecretKeyFactory;
import javax crypto spec DESKeySpec;
import javax crypto spec IvParameterSpec;
import springframework util DigestUtils;
public class CryptHelper{
private static String CRYPT_KEY = zhongqian ;
//加密
private static Cipher ecip;
//解密
private static Cipher dcip;
static {
try {
String KEY = DigestUtils md DigestAsHex(CRYPT_KEY getBytes()) toUpperCase()
KEY = KEY substring( )
byte[] bytes = KEY getBytes()
DESKeySpec ks = new DESKeySpec(bytes)
SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory getInstance( DES )
SecretKey sk = skf generateSecret(ks)
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(bytes)
ecip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )
ecip init(Cipher ENCRYPT_MODE sk iv )
dcip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )
dcip init(Cipher DECRYPT_MODE sk iv )
}catch(Exception ex) {
ex printStackTrace()
}
}
public static String encrypt(String content) throws Exception {
byte[] bytes = ecip doFinal(content getBytes( ascii ))
return CryptUtils byte hex(bytes)
}
public static String decrypt(String content) throws Exception {
byte[] bytes = CryptUtils hex byte(content)
bytes = dcip doFinal(bytes)
return new String(bytes ascii )
}
//test
public static void main(String[] args) throws Exception {
String password = gly ;
String en = encrypt(password)
System out println(en)
System out println(decrypt(en))
}
lishixin/Article/program/Java/hx/201311/26449
㈤ 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。
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《Java加密与解密的艺术》是2010年机械工业出版社出版的图书,作者是梁栋。本书讲解了加密技术对数字证书和SSL/TLS协议的应用,又以示例的方式讲解了加密与解密技术在网络中的实际应用。
㈦ 如何用JAVA实现字符串简单加密解密
java加密字符串可以使用des加密算法,实例如下:
package test;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.security.*;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
/**
* 加密解密
*
* @author shy.qiu
* @since
*/
public class CryptTest {
/**
* 进行MD5加密
*
* @param info
* 要加密的信息
* @return String 加密后的字符串
*/
public String encryptToMD5(String info) {
byte[] digesta = null;
try {
// 得到一个md5的消息摘要
MessageDigest alga = MessageDigest.getInstance("MD5");
// 添加要进行计算摘要的信息
alga.update(info.getBytes());
// 得到该摘要
digesta = alga.digest();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
// 将摘要转为字符串
String rs = byte2hex(digesta);
return rs;
}
/**
* 进行SHA加密
*
* @param info
* 要加密的信息
* @return String 加密后的字符串
*/
public String encryptToSHA(String info) {
byte[] digesta = null;
try {
// 得到一个SHA-1的消息摘要
MessageDigest alga = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
// 添加要进行计算摘要的信息
alga.update(info.getBytes());
// 得到该摘要
digesta = alga.digest();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
// 将摘要转为字符串
String rs = byte2hex(digesta);
return rs;
}
// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
* 创建密匙
*
* @param algorithm
* 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
* @return SecretKey 秘密(对称)密钥
*/
public SecretKey createSecretKey(String algorithm) {
// 声明KeyGenerator对象
KeyGenerator keygen;
// 声明 密钥对象
SecretKey deskey = null;
try {
// 返回生成指定算法的秘密密钥的 KeyGenerator 对象
keygen = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
// 生成一个密钥
deskey = keygen.generateKey();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
// 返回密匙
return deskey;
}
/**
* 根据密匙进行DES加密
*
* @param key
* 密匙
* @param info
* 要加密的信息
* @return String 加密后的信息
*/
public String encryptToDES(SecretKey key, String info) {
// 定义 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
String Algorithm = "DES";
// 加密随机数生成器 (RNG),(可以不写)
SecureRandom sr = new SecureRandom();
// 定义要生成的密文
byte[] cipherByte = null;
try {
// 得到加密/解密器
Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
// 用指定的密钥和模式初始化Cipher对象
// 参数:(ENCRYPT_MODE, DECRYPT_MODE, WRAP_MODE,UNWRAP_MODE)
c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, sr);
// 对要加密的内容进行编码处理,
cipherByte = c1.doFinal(info.getBytes());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// 返回密文的十六进制形式
return byte2hex(cipherByte);
}
/**
* 根据密匙进行DES解密
*
* @param key
* 密匙
* @param sInfo
* 要解密的密文
* @return String 返回解密后信息
*/
public String decryptByDES(SecretKey key, String sInfo) {
// 定义 加密算法,
String Algorithm = "DES";
// 加密随机数生成器 (RNG)
SecureRandom sr = new SecureRandom();
byte[] cipherByte = null;
try {
// 得到加密/解密器
Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
// 用指定的密钥和模式初始化Cipher对象
c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, sr);
// 对要解密的内容进行编码处理
cipherByte = c1.doFinal(hex2byte(sInfo));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// return byte2hex(cipherByte);
return new String(cipherByte);
}
// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
* 创建密匙组,并将公匙,私匙放入到指定文件中
*
* 默认放入mykeys.bat文件中
*/
public void createPairKey() {
try {
// 根据特定的算法一个密钥对生成器
KeyPairGenerator keygen = KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
// 加密随机数生成器 (RNG)
SecureRandom random = new SecureRandom();
// 重新设置此随机对象的种子
random.setSeed(1000);
// 使用给定的随机源(和默认的参数集合)初始化确定密钥大小的密钥对生成器
keygen.initialize(512, random);// keygen.initialize(512);
// 生成密钥组
KeyPair keys = keygen.generateKeyPair();
// 得到公匙
PublicKey pubkey = keys.getPublic();
// 得到私匙
PrivateKey prikey = keys.getPrivate();
// 将公匙私匙写入到文件当中
doObjToFile("mykeys.bat", new Object[] { prikey, pubkey });
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 利用私匙对信息进行签名 把签名后的信息放入到指定的文件中
*
* @param info
* 要签名的信息
* @param signfile
* 存入的文件
*/
public void signToInfo(String info, String signfile) {
// 从文件当中读取私匙
PrivateKey myprikey = (PrivateKey) getObjFromFile("mykeys.bat", 1);
// 从文件中读取公匙
PublicKey mypubkey = (PublicKey) getObjFromFile("mykeys.bat", 2);
try {
// Signature 对象可用来生成和验证数字签名
Signature signet = Signature.getInstance("DSA");
// 初始化签署签名的私钥
signet.initSign(myprikey);
// 更新要由字节签名或验证的数据
signet.update(info.getBytes());
// 签署或验证所有更新字节的签名,返回签名
byte[] signed = signet.sign();
// 将数字签名,公匙,信息放入文件中
doObjToFile(signfile, new Object[] { signed, mypubkey, info });
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 读取数字签名文件 根据公匙,签名,信息验证信息的合法性
*
* @return true 验证成功 false 验证失败
*/
public boolean validateSign(String signfile) {
// 读取公匙
PublicKey mypubkey = (PublicKey) getObjFromFile(signfile, 2);
// 读取签名
byte[] signed = (byte[]) getObjFromFile(signfile, 1);
// 读取信息
String info = (String) getObjFromFile(signfile, 3);
try {
// 初始一个Signature对象,并用公钥和签名进行验证
Signature signetcheck = Signature.getInstance("DSA");
// 初始化验证签名的公钥
signetcheck.initVerify(mypubkey);
// 使用指定的 byte 数组更新要签名或验证的数据
signetcheck.update(info.getBytes());
System.out.println(info);
// 验证传入的签名
return signetcheck.verify(signed);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return false;
}
}
/**
* 将二进制转化为16进制字符串
*
* @param b
* 二进制字节数组
* @return String
*/
public String byte2hex(byte[] b) {
String hs = "";
String stmp = "";
for (int n = 0; n < b.length; n++) {
stmp = (java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
if (stmp.length() == 1) {
hs = hs + "0" + stmp;
} else {
hs = hs + stmp;
}
}
return hs.toUpperCase();
}
/**
* 十六进制字符串转化为2进制
*
* @param hex
* @return
*/
public byte[] hex2byte(String hex) {
byte[] ret = new byte[8];
byte[] tmp = hex.getBytes();
for (int i = 0; i < 8; i++) {
ret[i] = uniteBytes(tmp[i * 2], tmp[i * 2 + 1]);
}
return ret;
}
/**
* 将两个ASCII字符合成一个字节; 如:"EF"--> 0xEF
*
* @param src0
* byte
* @param src1
* byte
* @return byte
*/
public static byte uniteBytes(byte src0, byte src1) {
byte _b0 = Byte.decode("0x" + new String(new byte[] { src0 }))
.byteValue();
_b0 = (byte) (_b0 << 4);
byte _b1 = Byte.decode("0x" + new String(new byte[] { src1 }))
.byteValue();
byte ret = (byte) (_b0 ^ _b1);
return ret;
}
/**
* 将指定的对象写入指定的文件
*
* @param file
* 指定写入的文件
* @param objs
* 要写入的对象
*/
public void doObjToFile(String file, Object[] objs) {
ObjectOutputStream oos = null;
try {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
oos = new ObjectOutputStream(fos);
for (int i = 0; i < objs.length; i++) {
oos.writeObject(objs[i]);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
oos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 返回在文件中指定位置的对象
*
* @param file
* 指定的文件
* @param i
* 从1开始
* @return
*/
public Object getObjFromFile(String file, int i) {
ObjectInputStream ois = null;
Object obj = null;
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
ois = new ObjectInputStream(fis);
for (int j = 0; j < i; j++) {
obj = ois.readObject();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return obj;
}
/**
* 测试
*
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
CryptTest jiami = new CryptTest();
// 执行MD5加密"Hello world!"
System.out.println("Hello经过MD5:" + jiami.encryptToMD5("Hello"));
// 生成一个DES算法的密匙
SecretKey key = jiami.createSecretKey("DES");
// 用密匙加密信息"Hello world!"
String str1 = jiami.encryptToDES(key, "Hello");
System.out.println("使用des加密信息Hello为:" + str1);
// 使用这个密匙解密
String str2 = jiami.decryptByDES(key, str1);
System.out.println("解密后为:" + str2);
// 创建公匙和私匙
jiami.createPairKey();
// 对Hello world!使用私匙进行签名
jiami.signToInfo("Hello", "mysign.bat");
// 利用公匙对签名进行验证。
if (jiami.validateSign("mysign.bat")) {
System.out.println("Success!");
} else {
System.out.println("Fail!");
}
}
}
㈧ JAVA使用什么加密算法和解密算法好
简单的Java加密算法有:
第一种. BASE
Base是网络上最常见的用于传输Bit字节代码的编码方式之一,大家可以查看RFC~RFC,上面有MIME的详细规范。Base编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如,在Java Persistence系统Hibernate中,就采用了Base来将一个较长的唯一标识符(一般为-bit的UUID)编码为一个字符串,用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中,也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL(包括隐藏表单域)中的形式。此时,采用Base编码具有不可读性,即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。
第二种. MD
MD即Message-Digest Algorithm (信息-摘要算法),用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一(又译摘要算法、哈希算法),主流编程语言普遍已有MD实现。将数据(如汉字)运算为另一固定长度值,是杂凑算法的基础原理,MD的前身有MD、MD和MD。广泛用于加密和解密技术,常用于文件校验。校验?不管文件多大,经过MD后都能生成唯一的MD值。好比现在的ISO校验,都是MD校验。怎么用?当然是把ISO经过MD后产生MD的值。一般下载linux-ISO的朋友都见过下载链接旁边放着MD的串。就是用来验证文件是否一致的。
MD算法具有以下特点:
压缩性:任意长度的数据,算出的MD值长度都是固定的。
容易计算:从原数据计算出MD值很容易。
抗修改性:对原数据进行任何改动,哪怕只修改个字节,所得到的MD值都有很大区别。
弱抗碰撞:已知原数据和其MD值,想找到一个具有相同MD值的数据(即伪造数据)是非常困难的。
强抗碰撞:想找到两个不同的数据,使它们具有相同的MD值,是非常困难的。
MD的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被”压缩”成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串)。除了MD以外,其中比较有名的还有sha-、RIPEMD以及Haval等。
第三种.SHA
安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)主要适用于数字签名标准(Digital Signature Standard DSS)里面定义的数字签名算法(Digital Signature Algorithm DSA)。对于长度小于^位的消息,SHA会产生一个位的消息摘要。该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善,并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文,然后以一种不可逆的方式将它转换成一段(通常更小)密文,也可以简单的理解为取一串输入码(称为预映射或信息),并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值(也称为信息摘要或信息认证代码)的过程。散列函数值可以说是对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。
SHA-与MD的比较
因为二者均由MD导出,SHA-和MD彼此很相似。相应的,他们的强度和其他特性也是相似,但还有以下几点不同:
对强行攻击的安全性:最显着和最重要的区别是SHA-摘要比MD摘要长 位。使用强行技术,产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD是^数量级的操作,而对SHA-则是^数量级的操作。这样,SHA-对强行攻击有更大的强度。
对密码分析的安全性:由于MD的设计,易受密码分析的攻击,SHA-显得不易受这样的攻击。
速度:在相同的硬件上,SHA-的运行速度比MD慢。
第四种.HMAC
HMAC(Hash Message Authentication Code,散列消息鉴别码,基于密钥的Hash算法的认证协议。消息鉴别码实现鉴别的原理是,用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识,用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块,即MAC,并将其加入到消息中,然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。