AES加密中的CBC和ECB

目录

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.加密模式的组成

①密钥长度

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;
}

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。

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

 ECB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。

密文分为两种格式，一种是base64，另一种是hex。

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。

ECB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。

前端加密需要的密钥可以由后端生成，生成方式如下：

        // 方式1
        KeyGenerator 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2
        SecureRandom 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;
    }

}

4.总结

在项目中使用时，比如对密码的加密，需要先调用后端接口获取加密密钥，根据获取的加密密钥在前端对密码进行加密，将加密后的信息发送给后端，在后端进行解密，解密之后再进行加密，将加密后的密码和表中的密码进行比较，一致则登录成功

https://blog.51cto.com/u_16175526/7323980

AES算法的CBC和ECB两种工作模式_aes iv需要保密吗-CSDN博客

AES加解密模式_aes_cbc_encrypt-CSDN博客

AES解密报错Invalid AES key length: xx bytes与Given final block not properly padded的解决方法-CSDN博客

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