Java AES加解密详解

一、什么是AES加解密算法

AES是高级加密标准（Advanced Encryption Standard）的缩写，是一种对称加密算法，也就是加密密钥和解密密钥相同的加密方式。该算法已经被广泛应用于数据加密，例如网络安全、VPN、SSL等。AES加解密算法的强大和高效，使得它成为目前世界上最为流行的加密算法之一。

二、如何实现Java AES加解密

在Java中，我们可以通过Java Cryptography Architecture（JCA）提供的API对数据进行加密和解密。Java AES加解密实现的核心类是javax.crypto.Cipher。该类提供了AES算法的几种模式和填充方式，可以满足不同场景的需求。下面是Java AES加解密的示例代码：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class AESUtil {
    private static final String CIPHER_ALGORITHM = "AES/CBC/PKCS5Padding";
    private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";

    /**
     * AES加密方法
     *
     * @param data 需要加密的数据
     * @param key  加密密钥
     * @param iv   向量参数
     * @return 加密后的数据
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv)
            throws Exception {
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, KEY_ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
        IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivParameterSpec);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * AES解密方法
     *
     * @param data 需要解密的数据
     * @param key  解密密钥
     * @param iv   向量参数
     * @return 解密后的数据
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv)
            throws Exception {
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, KEY_ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
        IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivParameterSpec);
        return cipher.doFinal(data);
    }
}

在上面的代码中，我们使用了javax.crypto.Cipher类进行AES加解密操作。其中，我们通过Cipher.getInstance()方法来获取Cipher实例，然后通过init()方法传入加密模式、加解密密钥和向量参数等信息，最后调用doFinal()方法完成加解密操作。

三、AES加解密的常用模式

在实际应用中，我们常使用以下几种模式的AES加解密：

1、ECB模式

ECB（Electronic CodeBook）模式是最早被广泛使用的AES加解密模式之一。该模式将明文分块后，每个块使用相同的密钥加密，因此该模式容易受到密码学攻击，容易导致加密后出现明文模式。因此，现在ECB模式已经被废弃，不再被推荐使用。

2、CBC模式

CBC（Cipher Block Chaining）模式是当前最为流行的AES加解密模式之一。该模式在每个明文块进行加密操作之前，都会通过异或运算将前一个块的密文作为本次加密操作的输入，使得每个块的加密都与前面块有关。因此，该模式更具有安全性，不容易被攻破。

3、CTR模式

CTR（Counter）模式是一种以流密码方式机密数据的常规的方法。该模式将明文块作为计数器使用，每次将计数器加1，并将加1后的计数器作为加密数据的输入。因此，该模式更适用于大量数据块的加解密，具有高效性，但需要比CBC模式更高的工作量来实现。

四、AES加解密的常用填充方式

在AES加解密中，我们常使用以下几种填充方式：

1、PKCS5Padding

PKCS5Padding是一种常用的填充方式，通过末尾加上相应数目的字节数即可达到补位效果。例如，如果原始数据的长度为14个字节，则补位时需要补2个字节，值均为2。因此，补位后的数据长度为16个字节。该填充方式易于实现，也很安全，但需要额外的空间来存储补齐的数据，因此不能用于流式加解密。

2、NoPadding

NoPadding是一种不进行填充的加解密方式。因此，在加密数据长度不是AES块大小的整数倍时，必须在外部进行补齐后再进行加密。该填充方式更适用于流式加解密，但需要额外的代码实现补位操作，使用起来稍微复杂。

3、ISO10126Padding

ISO10126Padding是一种随机填充的方式，即在数据块末尾随机添加填充数据来达到补位的目的。这种填充方式十分灵活，效率也很高，但安全性不如其他填充方式，易于受到攻击。

五、结论

通过本文的介绍，我们了解了Java中AES加解密的实现方式以及常用的加解密模式和填充方式。在实际应用中，我们需要根据具体的场景选择合适的模式和方式来保证AES加解密的安全性和效率。

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