AES加密/解密，cbc模式PKCS#5 padding填充方式
AES(高级加密标准)是一种广泛使用的对称密钥加密算法。
分组加密
分组加密(块加密)— Block Cyper：将明文分组成块，一次加密一个明文分组块。
从国密算法中可以知道，分组加密是对128比特的明文输入和128比特的加密密钥进行处理，生成128比特的密文输出，即分组加密算法只能加密固定长度的明文分组块。
但实际情况往往是明文的长度会远超过密码分组的长度，因此需要对分组加密算法进行迭代，才能将明文全部加密，采用的迭代方法就是分组加密算法的加密工作模式。
对称算法一般分为流加密（按照单个bit位或byte字节进行运算）和块加密（根据特定长度分块进行运算）两种类型。
对称加解密中，当需要分块处理数据，数据长度不符合密码规范定义的分组数据包要求时，我们需要按一定的方法填充分组数据包长度，使其满足一定的规则要求。
常见的对称算法基本都属于块加密算法，它们的分块长度也不同：
8字节：DES算法、3DES算法
16字节：AES算法、SM1算法、SSF33算法、SM4算法、SM6算法
1. NoPadding
不填充(原文必须是8个字节的整数倍)
DES加密算法时，要求原文数据长度必须是8个字节的整数倍
AES加密算法时，要求原文数据长度必须是16个字节的整数倍
2. PKCS5Padding
分组数据包的大小为8个字节的倍数，不够就填充补足。
一种基于口令的加密标准（PKCS#5）中定义的填充模式。若数据长度L，对称算法的分块长度B，则需填充B-(L%B)个字节的B-(L%B)。
如使用SM1加密9个字节的数据，此时L=9，B=16，则需填充7个字节的0x07；若L=16，则需填充16个字节的0x10。
填充前：0x12 0x34 0x56 0x78 0x90 0xab 0xcd 0xef 0x01
填充后：0x12 0x34 0x56 0x78 0x90 0xab 0xcd 0xef 0x01 0x07 0x07 0x07 0x07 0x07 0x07 0x07（填充7个0x07）
3. Tips
默认情况下，加密模式和填充模式为：ECB/PKCS5Padding
CBC模式时，在初始化Cipher对象时，需要增加参数，初始化向量IV：IvParameterSpec Iv = new IV：IvParameterSpec(key.getBytes());
一、AES加密模式
1. ECB(电子密码本)模式
ECB模式是将明文分成固定长度的组块，然后对每个明文分组块使用相同的密钥进行独立加密或解密，且该加密的结果将直接作为密文分组。
ECB模式是最简单的分组加密算法的一种工作模式。
当面对大量数据时，ECB模式的加密速度会非常慢。此外，如果攻击者能够解密先前的数据块，那么他们就能够破解后续的数据块。
2. CBC(串行密钥传输)模式
CBC是一种比ECB更加安全的加密模式。
CBC模式是先将明文分成若干个组块，然后每个明文分组与前一密文分组进行异或 XOR 运算，然后再进行加密。因此，每个密文分组都依赖于它前面的所有明文分组。
由于密文分组像链条一样相互连接在一起，因此称为密文分组链接模式。
从加密过程可知，第 00 块明文分组没有上一块密文分组来进行异或，于是引入一个初始化向量 IV(Initialization Vector)IV(Initialization Vector) 来充当第一个干扰项，保证每条消息的唯一性。
但是，CBC模式的速度较慢，因为需要处理大量的中间结果。
3. CTR(计数器)模式
CTR模式与CBC模式非常相似，但是它使用了不同的密钥分配方法。在CTR模式中，每个数据块都由一个随机数生成器产生，该随机数生成器用于确定数据的索引位置。这使得CTR模式非常适合于流式数据传输，例如视频和音频流媒体。CTR模式也非常快，因为它只需要处理每个数据块的中间结果，而不需要像CBC模式那样处理整个数据块。
4. CFB(密文反馈模式)
CFB模式中密码算法的输入是前一个密文分组，再将该密文分组送到密码算法的输入端产生自同步的密钥流。其解密过程几乎就是颠倒的CBC的加密过程。
由于是将密文分组反馈到密码算法中，因此称为密文反馈模式。
二、填充算法
填充算法用于填充输入数据以匹配AES模式的要求。下面是一些常用的填充算法及其优缺点:
1. NoPadding
NoPadding是一种不使用填充算法的加密模式。这意味着输入数据将被直接编码为字节序列，而不会受到填充的影响。虽然NoPadding模式非常安全，但它会导致填充算法无法正确地处理数据。
2. ZerosPadding
ZerosPadding是一种简单的填充算法，它将输入数据的最后一个字节替换为0。这种填充方式适用于所有AES加密模式，包括ECB、CBC和CTR模式。缺点是填充后的字节数量可能超过原始输入数据的大小。
3. PKCS#5 padding
PKCS#5 padding是一种常见的填充算法，用于填充数据以符合AES模式的要求。这种填充方式使用一个固定长度的填充字节序列，以确保输入数据被完全填充。PKCS#5 padding的优点是它可以适应各种输入数据的大小，但缺点是填充过程可能很慢。
4. PKCS#7 padding
PKCS#7 padding也是一种填充算法，它使用一个固定长度的填充字节序列来填充数据。这种填充方式的优点是可以适应各种输入数据的大小，并且填充过程相对较快。但是，它与PKCS#5 padding一样，可能需要较长的填充时间。
三、工具类代码
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.StringWriter;
/**
* @Author: Duys
* @date 2022/4/19 10:19
* @描述:
*/
@Slf4j
public class AES128Utils {
/**
* AES_KEY 加密解密用的密钥Key，可以用26个字母和数字组成的16位，此处使用AES-128-CBC加密模式。
* AES_VECTOR 向量， 普通aes加密解密需要为16位。
*/
public static final String AES_KEY = "LX%TB*19!@#HPAZW";
public static final String AES_VECTOR = "123f5678901234ad";
/**
* 加密
*/
public static String encrypt(String sSrc, String key, String vector) throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
byte[] raw = key.getBytes();
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(vector.getBytes());// 使用CBC模式，需要一个向量iv，可增加加密算法的强度
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);
byte[] encrypted = cipher.doFinal(sSrc.getBytes("utf-8"));
return Base64.encodeBase64String(encrypted);// 此处使用BASE64做转码。
}
/**
* 解密
*/
public static String decrypt(String sSrc, String key, String ivs) {
try {
byte[] raw = key.getBytes("ASCII");
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivs.getBytes());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);
byte[] encrypted1 = Base64.decodeBase64(sSrc);
byte[] original = cipher.doFinal(encrypted1);
String originalString = new String(original, "utf-8");
return originalString;
} catch (Exception ex) {
StringWriter sw = new StringWriter();
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(sw);
ex.printStackTrace(printWriter);
log.error("解密报错 >>> {}", sw, ex);
return null;
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String str = "{\n" +
" \"age\": 26,\n" +
" \"fullAge\": \"26岁\",\n" +
" \"ageUnit\": \"岁\",\n" +
" \"areaCode\": \"1001\",\n" +
" \"areaName\": \"区政务服务中心\",\n" +
" \"checkTime\": \"2023-03-03 10:26:31\",\n" +
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" \"eqpCode\": \"-1\",\n" +
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" \"lczd\": \"临床诊断\",\n" +
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" \"testTypeCode\": 41\n" +
" }";
String encryption = null;
String decrypt = null;
try {
encryption = encrypt(str, AES_KEY, AES_VECTOR);//普通加密
decrypt = decrypt(encryption, AES_KEY, AES_VECTOR);//普通解密
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("加密:" + encryption);
System.out.println("解密:" + decrypt);
}
}