AES加密中的CBC和ECB

1.说明

2.ECB模式（base64）

3.CBC模式

4.总结

1.说明

AES是常见的对称加密算法，加密和解密使用相同的密钥，流程如下：

主要概念如下：

①明文

②密钥

用来加密明文的密码，在对称加密算法中，加密与解密的密钥是相同的。密钥为接收方与发送方协商产生，但不可以直接在网络上传输，否则会导致密钥泄漏，通常是通过加密算法（如非对称加密或者md5加密等）加密密钥，然后再通过网络传输给对方，或者直接面对面商量密钥。密钥是绝对不可以泄漏的，否则会被攻击者还原密文，窃取机密数据。

③加密函数

将明文，密钥及IV变量作为参数，生成加密后的密文，有的加密模式没有IV变量

④解密函数

将密文，密钥及IV变量作为参数，生成解密后的明文，有的加密模式没有IV变量

⑤密文

2.加密的组成部分

①密钥（有长度限制）

分为AES128，AES192，AES256。

AES128：要求密钥长度为16个字节，分为四行四列的矩阵。

AES192：要求密钥长度为24个字节，分为四行六列的矩阵。

AES256：要求密钥长度为32个字节，分为四行八列的矩阵。

②加密模式

ECB,CBC,CFB,OFB,CTR,CCM,GCM,XTS

③填充模式

AES加密是以16个字节为一组进行分组加密，要求明文的长度一定是16个字节的整数倍，如果不够16个字节的倍数，需要按照填充模式进行填充。填充模式如下：

NONE：不填充，要求明文长度必须是16个字节的整数倍。

PKCS7：缺多少就补充多少个字节数量。

ZERO：缺多少就补充多少个字节的0。

ANSI923：最后一个字节填充缺少的数量，其他字节填充0。

ISO7816_4：填充的第一个字节为16进制的0x80，其他字节填充0。

ISO10126：最后一个字节填充缺少的数量，其他字节填充随机数。

注意：当明文长度已经是16个字节的整数倍时，当填充模式为NONE以外的模式时，也会进行填充，填充16个16。

2.ECB模式（base64）

加密执行流程：

(1)前端加密及解密

①引入依赖

npm install crypto-js

②加密及解密的工具类

import CryptoJS from 'crypto-js'// ECB模式
export function Encrypt(word,key) {let srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(word);let keyInfo = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key);let encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(srcs, keyInfo, {mode: CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7})
//返回base64格式的加密结果return CryptoJS.enc.Base64.stringify(encrypted.ciphertext);
}export function Decrypt(word,key) {let keyInfo = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key);let base64 = CryptoJS.enc.Base64.parse(word);let srcs = CryptoJS.enc.Base64.stringify(base64);const decrypt = CryptoJS.AES.decrypt(srcs, keyInfo, {mode: CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7});const decryptedStr = decrypt.toString(CryptoJS.enc.Utf8);return decryptedStr;
}

前端填充方式：

        /*** Padding namespace.*/export namespace pad {/*** PKCS #5/7 padding strategy.*/const Pkcs7: Padding;/*** ANSI X.923 padding strategy.*/const AnsiX923: Padding;/*** ISO 10126 padding strategy.*/const Iso10126: Padding;/*** ISO/IEC 9797-1 Padding Method 2.*/const Iso97971: Padding;/*** Zero padding strategy.*/const ZeroPadding: Padding;/*** A noop padding strategy.*/const NoPadding: Padding;}

(2)后端加密及解密

①引入依赖

        <dependency><groupId>commons-codec</groupId><artifactId>commons-codec</artifactId><version>1.14</version></dependency>

②后端加密及解密工具类

package com.example.utils;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.Key;/*** ECB加解密工具类*/
public class AesTool {private static String ALGO = "AES";private static byte[] keyValue = "TD2g45EfXqGnBLaXpzPZ6A==".getBytes();/*** <p>description: 加密</p >* <p>param: [Data] </p >* <p>return: java.lang.String </p >* <p>author: zhangcj </p >* <p>date: 2021/12/29 </p >*/public static String encrypt(String data) {try {Key key = generateKey();Cipher c = Cipher.getInstance(ALGO);c.init(1, key);byte[] encVal = c.doFinal(data.getBytes());String encryptedValue = Base64.encodeBase64String(encVal);return encryptedValue;} catch (Exception var5) {throw new RuntimeException(var5);}}// public static String decrypt(String encryptedData, String keyValue) {//     try {//         Key key = generateKey(keyValue);//         Cipher c = Cipher.getInstance(ALGO);//         c.init(2, key);//         byte[] decordedValue = Base64.decodeBase64(encryptedData);//         byte[] decValue = c.doFinal(decordedValue);//         String decryptedValue = new String(decValue);//         return decryptedValue;//     } catch (Exception var6) {//         throw new RuntimeException(var6);//     }// }public static String decrypt(String content,String password) throws Exception {byte[] contentNew = Base64.decodeBase64(content);SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(password.getBytes("UTF-8"), "AES");Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); // "算法/模式/补码方式"cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);return new String(cipher.doFinal(contentNew));}private static Key generateKey() throws Exception {Key key = new SecretKeySpec(keyValue, ALGO);return key;}private static Key generateKey(String key) throws Exception {return new SecretKeySpec(key.getBytes(), ALGO);}
}

③调用方式

        String decrypt = AesTool.decrypt("D5DT/9wwi89s0ny9VYwMTA==", "5bzMeuzs2XQfG8QFyx1hGg==");System.out.println(decrypt);

(3)说明

①密钥长度必须是16个字节,24个字节或者32个字节，如果不是，可以进行加密，但是不能进行解密。

②ECB模式加密，将明文及密钥通过CryptoJS.enc.Utf8.parse进行转换，将UTF8编码的字符串转换为字节数组，然后加密模式及填充方式，最后生成密文。

③密文分为两种格式，一种是base64，另一种是hex。

④前端加密之后，后端进行解密时，首先根据前端的密文格式，将密文转换成字节数组，再设置和前端一致的模式和补充方式进行解密。

⑤ECB模式加密安全性较低，但性能很高，相同的明文段加密后的密文一致。

⑥前端加密需要的密钥可以由后端生成，生成方式如下：

        // 方式1KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");keyGen.init(128);SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded();String key = Base64.getEncoder().encodeToString(keyBytes);System.out.println(key);// 方式2SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");keyGenerator.init(128, secureRandom);byte[] key2 = keyGenerator.generateKey().getEncoded();String base64Key = java.util.Base64.getEncoder().encodeToString(key2);System.out.println(base64Key);

主要分为两步：生成一个随机的AES密钥；将密钥已base64编码的形式保存或传输。

3.CBC模式

(1)前端加密及解密

①引入依赖

npm install crypto-js

②加密及解密工具类

import CryptoJS from 'crypto-js'// CBC模式
export function Encrypt1(word,key,iv) {let srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(word);let keyInfo = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key);let ivInfo = CryptoJS.enc.Utf8.parse(iv);let encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(srcs, keyInfo, {iv: ivInfo ,mode: CryptoJS.mode.CBC,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7})return CryptoJS.enc.Base64.stringify(encrypted.ciphertext);
}
export function Decrypt1(word,key,iv) {let keyInfo = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key);let ivInfo = CryptoJS.enc.Utf8.parse(iv);let base64  = CryptoJS.enc.Base64.parse(word);let srcs = CryptoJS.enc.Base64.stringify(base64);const decrypt = CryptoJS.AES.decrypt(srcs, keyInfo, {iv: ivInfo ,mode: CryptoJS.mode.CBC,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7});const decryptedStr = decrypt.toString(CryptoJS.enc.Utf8);return decryptedStr;
}

(2)后端加密及解密

①引入依赖

        <dependency><groupId>commons-codec</groupId><artifactId>commons-codec</artifactId><version>1.14</version></dependency>

②加密及解密工具类

package com.example.utils;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;/*** @Author linaibo* @Date 2024/2/7 15:53* CBC加解密工具* @Version 1.0*/public class AexCbcTool {// public static String decryptAES(String content,String key, String ivInfo) throws Exception {//     SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes("ASCII"), "AES");//     Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");//     IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivInfo.getBytes());//     cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);//     byte[] encrypted1 = Base64.decodeBase64(content);//先用bAES64解密//     return new String(cipher.doFinal(encrypted1));// }/*** 解密** @param enc       加密内容* @param uniqueKey 唯一key* @return*/public static String decrypt(String enc, String uniqueKey, String iv) throws Exception {byte[] key = uniqueKey.getBytes();SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "AES");IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes("utf-8"));Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);byte[] encrypted1 = Base64.decodeBase64(enc);//先用bAES64解密byte[] plainBytes = cipher.doFinal(encrypted1);return new String(plainBytes, "UTF-8");}/*** 加密** @param src* @param uniqueKey* @return*/public static String encrypt(String src, String uniqueKey, String iv) throws Exception {byte[] key = uniqueKey.getBytes();SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "AES");IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes("utf-8"));Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);byte[] cipherBytes = cipher.doFinal(src.getBytes("UTF-8"));String encryptedValue = Base64.encodeBase64String(cipherBytes);return encryptedValue;}}

(3)说明

①CBC模式在EBC模式的基础上，追加了iv偏移量的设置。