AES 加密 key iv

news2024/9/9 1:03:51

AES（Advanced Encryption Standard）加密是一种广泛使用的对称加密算法，它使用相同的密钥进行加密和解密操作。在AES加密中，key（密钥） 和 iv（初始化向量，Initialization Vector）是两个重要的组成部分。

key（密钥）

定义：key是用于AES加密和解密的密钥，它是双方协商或生成的秘密信息，用于确保加密数据的安全性。
长度：AES支持多种长度的密钥，包括128位（16字节）、192位（24字节）和256位（32字节）。选择哪种长度的密钥取决于安全需求和性能考虑。
重要性：密钥的保密性至关重要，如果密钥被泄露，加密的数据就可能被解密，从而失去保护。

iv（初始化向量）

定义：iv是一个随机或伪随机的值，它与密钥一起用于加密过程中的初始化。它确保了即使使用相同的密钥加密相同的明文，每次加密得到的密文也会不同，从而增强了加密的安全性。
长度：AES的iv长度通常是128位（16字节），这与AES的数据块长度相同。
重要性：iv的随机性对于防止重放攻击和统计分析攻击至关重要。使用固定的iv或可预测的iv会降低加密的安全性。

AES加密过程

在AES加密过程中，首先会将明文分成多个128位的数据块（如果最后一个数据块不足128位，则需要进行填充）。然后，使用密钥和iv对数据进行加密。加密过程通常包括多个轮次，每轮都会执行一系列复杂的操作，如字节替换、行移位、列混合和轮密钥加等。最终，所有的数据块都被加密成密文。

注意事项

密钥和iv的生成：密钥和iv应该是随机或伪随机生成的，以确保加密的安全性。密钥应该由双方协商或生成，并确保其保密性。iv可以在每次加密时随机生成，并随密文一起传输给解密方。
密钥和iv的传输：由于密钥和iv是敏感信息，因此它们不应该以明文形式在网络上传输。通常，可以使用非对称加密算法（如RSA）对密钥进行加密，然后再将加密后的密钥传输给对方。iv可以随密文一起传输，因为即使iv被泄露，也不会影响加密数据的安全性（前提是密钥仍然是保密的）。
填充方式：在AES加密中，如果明文的长度不是数据块长度的整数倍，则需要进行填充。常用的填充方式包括PKCS5Padding、PKCS7Padding和ZeroPadding等。

java中的样例

在Java中，使用AES加密时，需要指定一个密钥（key）和一个初始化向量（IV）。Java的javax.crypto包提供了进行AES加密和解密所需的类和接口。以下是一个简单的Java示例，展示了如何使用AES加密算法、密钥（key）和初始化向量（IV）来加密字符串。

首先，确保已经导入了必要的包：

import javax.crypto.Cipher;  
import javax.crypto.KeyGenerator;  
import javax.crypto.SecretKey;  
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;  
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;  
import java.security.SecureRandom;  
import java.util.Base64;  
  
public class AESEncryptionExample {  
  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        // 原始字符串  
        String originalString = "Hello, AES Encryption!";  
  
        // 生成密钥  
        SecretKey key = generateKey();  
  
        // 生成IV  
        byte[] iv = generateIv();  
  
        // 加密  
        String encryptedString = encrypt(originalString, key, iv);  
  
        // 输出加密后的字符串（这里使用Base64编码以便于显示和传输）  
        System.out.println("Encrypted String: " + encryptedString);  
  
        // 解密（这里仅作为示例，实际使用时应确保解密方也能获取到正确的key和iv）  
        String decryptedString = decrypt(encryptedString, key, iv);  
  
        // 输出解密后的原始字符串  
        System.out.println("Decrypted String: " + decryptedString);  
    }  
  
    // 生成AES密钥  
    private static SecretKey generateKey() throws Exception {  
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");  
        keyGenerator.init(128); // 可以是128, 192, 或 256  
        return keyGenerator.generateKey();  
    }  
  
    // 生成随机的IV  
    private static byte[] generateIv() {  
        byte[] iv = new byte[16]; // AES block size  
        new SecureRandom().nextBytes(iv);  
        return iv;  
    }  
  
    // 使用AES加密字符串  
    private static String encrypt(String data, SecretKey key, byte[] iv) throws Exception {  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");  
        IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);  
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, ivParameterSpec);  
  
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(data.getBytes("UTF-8"));  
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted);  
    }  
  
    // 使用AES解密字符串  
    private static String decrypt(String encryptedData, SecretKey key, byte[] iv) throws Exception {  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");  
        IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);  
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, ivParameterSpec);  
  
        byte[] original = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));  
  
        return new String(original, "UTF-8");  
    }  
}