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javaaes解密演算法

發布時間:2024-12-05 12:42:28

java帶KeyGenerator(密鑰生成器)生成AES加密,c++裡面AES解密

本文討論了Java使用密鑰生成器(KeyGenerator)創建AES加密和C++中使用AES解密的過程。具體步驟如下:

一、Java端加密流程:

Java端生成AES加密時,首先需要使用KeyGenerator類創建密鑰生成器實例。使用指定的演算法(如AES)和密鑰大小(通常為128位)初始化KeyGenerator。然後,通過調用其generateKey()方法生成密鑰。

二、Java端解密流程(示例代碼):

在Java端,解密操作通常需要使用預先生成的密鑰。解密通常涉及Cipher類,首先實例化Cipher對象,並使用密鑰和Cipher對象的指定模式(如Cipher.DECRYPT_MODE)初始化。然後,通過Cipher對象的update()或doFinal()方法對加密數據進行解密。

三、C++端解密流程:

C++能夠解密的關鍵在於正確獲取Java端生成的密鑰值。這通常涉及通過某種形式的數據交換或介面,確保C++端能夠訪問到與Java端相同的密鑰。在C++中,可以使用特定的AES庫(例如CAesLib)來實現解密操作。

四、測試與驗證:

通過Java端生成的密鑰與C++端進行解密操作,以驗證密鑰生成和解密過程的有效性。測試結果應顯示出成功解密的預期結果,證明了Java和C++之間的密鑰交換和解密操作能夠順利進行。

重要說明:確保在C++端正確獲取和使用Java端輸出的密鑰值是成功解密的關鍵步驟。具體實現可能涉及使用特定的數據交換機制或跨語言通信協議。

㈡ 如何使用java對密碼加密 加密方式aes

Java有相關的實現類:具體原理如下
對於任意長度的明文,AES首先對其進行分組,每組的長度為128位。分組之後將分別對每個128位的明文分組進行加密。
對於每個128位長度的明文分組的加密過程如下:
(1)將128位AES明文分組放入狀態矩陣中。
(2)AddRoundKey變換:對狀態矩陣進行AddRoundKey變換,與膨脹後的密鑰進行異或操作(密鑰膨脹將在實驗原理七中詳細討論)。
(3)10輪循環:AES對狀態矩陣進行了10輪類似的子加密過程。前9輪子加密過程中,每一輪子加密過程包括4種不同的變換,而最後一輪只有3種變換,前9輪的子加密步驟如下:
● SubBytes變換:SubBytes變換是一個對狀態矩陣非線性的變換;
● ShiftRows變換:ShiftRows變換對狀態矩陣的行進行循環移位;
● MixColumns變換:MixColumns變換對狀態矩陣的列進行變換;
● AddRoundKey變換:AddRoundKey變換對狀態矩陣和膨脹後的密鑰進行異或操作。
最後一輪的子加密步驟如下:
● SubBytes變換:SubBytes變換是一個對狀態矩陣非線性的變換;
● ShiftRows變換:ShiftRows變換對狀態矩陣的行進行循環移位;
● AddRoundKey變換:AddRoundKey變換對狀態矩陣和膨脹後的密鑰進行異或操作;
(4)經過10輪循環的狀態矩陣中的內容就是加密後的密文。
AES的加密演算法的偽代碼如下。

在AES演算法中,AddRoundKey變換需要使用膨脹後的密鑰,原始的128位密鑰經過膨脹會產生44個字(每個字為32位)的膨脹後的密鑰,這44個字的膨脹後的密鑰供11次AddRoundKey變換使用,一次AddRoundKey使用4個字(128位)的膨脹後的密鑰。
三.AES的分組過程
對於任意長度的明文,AES首先對其進行分組,分組的方法與DES相同,即對長度不足的明文分組後面補充0即可,只是每一組的長度為128位。
AES的密鑰長度有128比特,192比特和256比特三種標准,其他長度的密鑰並沒有列入到AES聯邦標准中,在下面的介紹中,我們將以128位密鑰為例。
四.狀態矩陣
狀態矩陣是一個4行、4列的位元組矩陣,所謂位元組矩陣就是指矩陣中的每個元素都是一個1位元組長度的數據。我們將狀態矩陣記為State,State中的元素記為Sij,表示狀態矩陣中第i行第j列的元素。128比特的明文分組按位元組分成16塊,第一塊記為「塊0」,第二塊記為「塊1」,依此類推,最後一塊記為「塊15」,然後將這16塊明文數據放入到狀態矩陣中,將這16塊明文數據放入到狀態矩陣中的方法如圖2-2-1所示。

塊0

塊4

塊8

塊12

塊1

塊5

塊9

塊13

塊2

塊6

塊10

塊14

塊3

塊7

塊11

塊15

圖2-2-1 將明文塊放入狀態矩陣中
五.AddRoundKey變換
狀態矩陣生成以後,首先要進行AddRoundKey變換,AddRoundKey變換將狀態矩陣與膨脹後的密鑰進行按位異或運算,如下所示。

其中,c表示列數,數組W為膨脹後的密鑰,round為加密輪數,Nb為狀態矩陣的列數。
它的過程如圖2-2-2所示。

圖2-2-2 AES演算法AddRoundKey變換
六.10輪循環
經過AddRoundKey的狀態矩陣要繼續進行10輪類似的子加密過程。前9輪子加密過程中,每一輪要經過4種不同的變換,即SubBytes變換、ShiftRows變換、MixColumns變換和AddRoundKey變換,而最後一輪只有3種變換,即SubBytes變換、ShiftRows變換和AddRoundKey變換。AddRoundKey變換已經討論過,下面分別討論餘下的三種變換。
1.SubBytes變換
SubBytes是一個獨立作用於狀態位元組的非線性變換,它由以下兩個步驟組成:
(1)在GF(28)域,求乘法的逆運算,即對於α∈GF(28)求β∈GF(28),使αβ =βα = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)。
(2)在GF(28)域做變換,變換使用矩陣乘法,如下所示:

由於所有的運算都在GF(28)域上進行,所以最後的結果都在GF(28)上。若g∈GF(28)是GF(28)的本原元素,則對於α∈GF(28),α≠0,則存在
β ∈ GF(28),使得:
β = gαmod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
由於g255 = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
所以g255-α = β-1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
根據SubBytes變換演算法,可以得出SubBytes的置換表,如表2-2-1所示,這個表也叫做AES的S盒。該表的使用方法如下:狀態矩陣中每個元素都要經過該表替換,每個元素為8比特,前4比特決定了行號,後4比特決定了列號,例如求SubBytes(0C)查表的0行C列得FE。
表2-2-1 AES的SubBytes置換表

它的變換過程如圖2-2-3所示。

圖2-2-3 SubBytes變換
AES加密過程需要用到一些數學基礎,其中包括GF(2)域上的多項式、GF(28)域上的多項式的計算和矩陣乘法運算等,有興趣的同學請參考相關的數學書籍。
2.ShiftRows變換
ShiftRows變換比較簡單,狀態矩陣的第1行不發生改變,第2行循環左移1位元組,第3行循環左移2位元組,第4行循環左移3位元組。ShiftRows變換的過程如圖2-2-4所示。

圖2-2-4 AES的ShiftRows變換
3.MixColumns變換
在MixColumns變換中,狀態矩陣的列看作是域GF(28)的多項式,模(x4+1)乘以c(x)的結果:
c(x)=(03)x3+(01)x2+(01)x+(02)
這里(03)為十六進製表示,依此類推。c(x)與x4+1互質,故存在逆:
d(x)=(0B)x3+(0D)x2+(0G)x+(0E)使c(x)•d(x) = (D1)mod(x4+1)。
設有:

它的過程如圖2-2-5所示。

圖2-2-5 AES演算法MixColumns變換
七.密鑰膨脹
在AES演算法中,AddRoundKey變換需要使用膨脹後的密鑰,膨脹後的密鑰記為子密鑰,原始的128位密鑰經過膨脹會產生44個字(每個字為32位)的子密鑰,這44個字的子密鑰供11次AddRoundKey變換使用,一次AddRoundKey使用4個字(128位)的膨脹後的密鑰。
密鑰膨脹演算法是以字為基礎的(一個字由4個位元組組成,即32比特)。128比特的原始密鑰經過膨脹後將產生44個字的子密鑰,我們將這44個密鑰保存在一個字數組中,記為W[44]。128比特的原始密鑰分成16份,存放在一個位元組的數組:Key[0],Key[1]……Key[15]中。
在密鑰膨脹演算法中,Rcon是一個10個字的數組,在數組中保存著演算法定義的常數,分別為:
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,在密鑰膨脹中包括其他兩個操作RotWord和SubWord,下面對這兩個操作做說明:
RotWord( B0,B1,B2,B3 )對4個位元組B0,B1,B2,B3進行循環移位,即
RotWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B1,B2,B3,B0 )
SubWord( B0,B1,B2,B3 )對4個位元組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。
密鑰膨脹的演算法如下:

八.解密過程
AES的加密和解密過程並不相同,首先密文按128位分組,分組方法和加密時的分組方法相同,然後進行輪變換。
AES的解密過程可以看成是加密過程的逆過程,它也由10輪循環組成,每一輪循環包括四個變換分別為InvShiftRows變換、InvSubBytes變換、InvMixColumns變換和AddRoundKey變換;
這個過程可以描述為如下代碼片段所示:

九.InvShiftRows變換
InvShiftRows變換是ShiftRows變換的逆過程,十分簡單,指定InvShiftRows的變換如下。
Sr,(c+shift(r,Nb))modNb= Sr,c for 0 < r< 4 and 0 ≤ c < Nb
圖2-2-6演示了這個過程。

圖2-2-6 AES演算法InvShiftRows變換
十.InvSubBytes變換
InvSubBytes變換是SubBytes變換的逆變換,利用AES的S盒的逆作位元組置換,表2-2-2為InvSubBytes變換的置換表。
表2-2-2 InvSubBytes置換表

十一.InvMixColumns變換
InvMixColumns變換與MixColumns變換類似,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)
上面的內容可以描述為以下的矩陣乘法:

十二.AddRoundKey變換
AES解密過程的AddRoundKey變換與加密過程中的AddRoundKey變換一樣,都是按位與子密鑰做異或操作。解密過程的密鑰膨脹演算法也與加密的密鑰膨脹演算法相同。最後狀態矩陣中的數據就是明文。

㈢ AES演算法加解密:java.security.InvalidKeyException: Illegal key size

在處理AES演算法加解密時,遇到了一個「java.security.InvalidKeyException: Illegal key size」的錯誤,這個錯誤在本地環境運行沒有問題,但推送到線上環境後出現。通過搜索引擎,發現這個問題可能與軟體受到美國出口管制有關,超過128位密鑰大小時,需要替換「local_policy.jar」和「US_export_policy.jar」兩個文件。在本地環境,替換這兩個文件後問題得到解決,但在線上環境,問題依舊存在。進一步分析發現,線上環境與本地環境使用的JDK版本不同(本地JDK8 u221,線上JDK8 u101),這可能與JDK版本不一致有關,導致問題重現。查看JDK安裝目錄下的「security」文件夾,確認了線上和本地JDK文件的不同。嘗試解決該問題的方法有:手動替換「local_policy.jar」和「US_export_policy.jar」文件或升級JDK版本。但考慮到線下處理的復雜性,有人建議使用第三方庫「BouncyCastle」。雖然使用「BouncyCastle」進行解密嘗試,但問題依舊沒有解決。進一步的思考中,意識到可能需要通過代碼方式改變運行策略來解決這個問題。在Stackoverflow上找到了解決思路,即使用反射修改加密策略,通過代碼實現,無需手動替換文件或更新JDK版本。Oracle官方在JDK8 u151 Release Notes中提到,新增了一個控制加密策略的特性,使得在不手動添加包的情況下,可以擴展密鑰位數。最後的總結是,保持開發環境、測試環境和線上環境使用的JDK版本一致,可以避免不必要的時間浪費,同時,通過代碼方式修改加密策略提供了一種更高效、靈活的解決方案。

㈣ 求一個java演算法,用128位密鑰的AES加密128位明文,得出的密文還是128位...很著急,非常感謝各位大神,求救!

/**
* 加密
*
* @param content 需要加密的內容
* @param password 加密密碼
* @return
*/
public static byte[] encrypt(String content, String password) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
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("utf-8");
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 (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}

㈤ Java實現AES256位對稱加密演算法要替換什麼包才能實現

需要下載對應版本的Java Cryptography Extension (JCE),替換JDK安裝目錄\jre\lib\security下的local_policy.jar和US_export_policy.jar,如果獨立JRE的話也是覆蓋相同路徑的文件。
JDK8對應的JCE在 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jce8-download-2133166.html
可以參考我的文章 http://boytnt.blog.51cto.com/966121/1860309

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