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【Android工具类】DES加密时代的终结者——AES加密算法

2016-09-19 Android 699 ℃ 0 评论

    在前面的两篇文章中,我们介绍了DES算法,3DES算法以及他们的Android程序实现,并研究了如何才能实现不同平台下加密算法的一致性。不过话说起来,DES算法是在1976年被美国的国家标准局定为联邦资料的加密标准的,到现在已经接近40年了。我们都知道,在计算机的世界里有一个摩尔定律,就是每过18个月,计算机的晶体管的数量就会翻一番,对应的计算速度也会翻倍,虽然现在的发展速度有所放缓,但是每过三年左右,计算机的运算速度还是在翻倍的增长。DES采用的是56的加密密钥,在计算机计算能力飞速发展的今天,已经不再安全,经过算法优化的暴力破解方式能在一天之内就将DES密钥破解,因此,DES加密只推荐使用在加密等级不高的场景中。既然DES加密算法不再安全,那么有没有更加强大的加密算法呢?当然有!今天给大家介绍的,就是如今被金融机构等对安全性要求等级很高的机构所广泛应用的加密算法——AES加密。

    高级加密标准(英语:Advanced Encryption Standard,缩写:AES),在密码学中又称Rijndael加密法,是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES,已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程,高级加密标准由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197,并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年,高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

    严格地说,AES和Rijndael加密法并不完全一样(虽然在实际应用中二者可以互换),因为Rijndael加密法可以支持更大范围的区块和密钥长度:AES的区块长度固定为128 比特,密钥长度则可以是128,192或256比特;而Rijndael使用的密钥和区块长度可以是32位的整数倍,以128位为下限,256比特为上限。加密过程中使用的密钥是由Rijndael密钥生成方案产生。

    截至2006年,针对AES唯一的成功攻击是旁道攻击。美国国家安全局审核了所有的参与竞选AES的最终入围者(包括Rijndael),认为他们均能够满足美国政府传递非机密文件的安全需要。2003年6月,美国政府宣布AES可以用于加密机密文件。这标志着,由美国国家安全局NSA批准在最高机密信息上使用的加密系统首次可以被公开使用。许多大众化产品只使用128位密钥当作默认值;由于最高机密文件的加密系统必须保证数十年以上的安全性,故推测NSA可能认为128位太短,才以更长的密钥长度为最高机密的加密保留了安全空间。
    通常破解一个区块加密系统最常见的方式,是先对其较弱版本(加密循环次数较少)尝试各种攻击。AES中128位密钥版本有10个加密循环,192比特密钥版本有12个加密循环,256比特密钥版本则有14个加密循环。至2006年为止,最著名的攻击是针对AES 7次加密循环的128位密钥版本,8次加密循环的192比特密钥版本,和9次加密循环的256比特密钥版本所作的攻击。

    因此,在当前阶段来说,AES加密是非常安全的,因此可以用来对我们的敏感数据进行加密,下面给出android平台下AES加密的代码实现。

    需要注意的是,在4.2以上的版本中,SecureRandom实例的获取方式发生了变化,因此为了兼容高版本,添加了版本判断。

package com.example.androiddemo;

import java.security.SecureRandom;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import android.annotation.SuppressLint;

/**
 * 
 * @ClassName: com.example.androiddemo.AESUtil
 * @Description: AES加密解密工具类
 * @author zhaokaiqiang
 * @date 2014-11-15 上午10:08:44
 * 
 */
@SuppressLint("TrulyRandom")
public class AESUtil {

	private final static String HEX = "0123456789ABCDEF";
	private final static int JELLY_BEAN_4_2 = 17;

	/**
	 * 加密
	 * 
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @param src
	 *            加密文本
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String encrypt(String key, String src) throws Exception {
		byte[] rawKey = getRawKey(key.getBytes());
		byte[] result = encrypt(rawKey, src.getBytes());
		return toHex(result);
	}

	/**
	 * 解密
	 * 
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @param encrypted
	 *            待揭秘文本
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String decrypt(String key, String encrypted) throws Exception {
		byte[] rawKey = getRawKey(key.getBytes());
		byte[] enc = toByte(encrypted);
		byte[] result = decrypt(rawKey, enc);
		return new String(result);
	}

	/**
	 * 获取256位的加密密钥
	 * 
	 * @param seed
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	@SuppressLint("TrulyRandom")
	private static byte[] getRawKey(byte[] seed) throws Exception {
		KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
		SecureRandom sr = null;
		// 在4.2以上版本中,SecureRandom获取方式发生了改变
		if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= JELLY_BEAN_4_2) {
			sr = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG", "Crypto");
		} else {
			sr = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
		}
		sr.setSeed(seed);
		// 256 bits or 128 bits,192bits
		kgen.init(256, sr);
		SecretKey skey = kgen.generateKey();
		byte[] raw = skey.getEncoded();
		return raw;
	}

	/**
	 * 真正的加密过程
	 * 
	 * @param key
	 * @param src
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	private static byte[] encrypt(byte[] key, byte[] src) throws Exception {
		SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
		byte[] encrypted = cipher.doFinal(src);
		return encrypted;
	}

	/**
	 * 真正的解密过程
	 * 
	 * @param key
	 * @param encrypted
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	private static byte[] decrypt(byte[] key, byte[] encrypted)
			throws Exception {
		SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
		byte[] decrypted = cipher.doFinal(encrypted);
		return decrypted;
	}

	public static String toHex(String txt) {
		return toHex(txt.getBytes());
	}

	public static String fromHex(String hex) {
		return new String(toByte(hex));
	}

	public static byte[] toByte(String hexString) {
		int len = hexString.length() / 2;
		byte[] result = new byte[len];
		for (int i = 0; i < len; i++)
			result[i] = Integer.valueOf(hexString.substring(2 * i, 2 * i + 2),
					16).byteValue();
		return result;
	}

	public static String toHex(byte[] buf) {
		if (buf == null)
			return "";
		StringBuffer result = new StringBuffer(2 * buf.length);
		for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
			appendHex(result, buf[i]);
		}
		return result.toString();
	}

	private static void appendHex(StringBuffer sb, byte b) {
		sb.append(HEX.charAt((b >> 4) & 0x0f)).append(HEX.charAt(b & 0x0f));
	}
}

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