对称加密算法
对称加密算法就是传统的用一个密码进行加密和解密。例如,我们常用的WinZIP和WinRAR对压缩包的加密和解密,就是使用对称加密算法:
从程序的角度看,所谓加密,就是这样一个函数,它接收密码和明文,然后输出密文:
secret = encrypt(key, message);
而解密则相反,它接收密码和密文,然后输出明文:
plain = decrypt(key, secret);
在软件开发中,常用的对称加密算法有:
算法 | 密钥长度 | 工作模式 | 填充模式 |
---|---|---|---|
DES | 56/64 | ECB/CBC/PCBC/CTR/… | NoPadding/PKCS5Padding/… |
AES | 128/192/256 | ECB/CBC/PCBC/CTR/… | NoPadding/PKCS5Padding/PKCS7Padding/… |
IDEA | 128 | ECB | PKCS5Padding/PKCS7Padding/… |
密钥长度直接决定加密强度,而工作模式和填充模式可以看成是对称加密算法的参数和格式选择。Java标准库提供的算法实现并不包括所有的工作模式和所有填充模式,但是通常我们只需要挑选常用的使用就可以了。
最后注意,DES算法由于密钥过短,可以在短时间内被暴力破解,所以现在已经不安全了。
使用AES加密
AES算法是目前应用最广泛的加密算法。我们先用ECB模式加密并解密:
Java标准库提供的对称加密接口非常简单,使用时按以下步骤编写代码:
- 根据算法名称/工作模式/填充模式获取Cipher实例;
- 根据算法名称初始化一个SecretKey实例,密钥必须是指定长度;
- 使用SerectKey初始化Cipher实例,并设置加密或解密模式;
- 传入明文或密文,获得密文或明文。ECB模式是最简单的AES加密模式,它只需要一个固定长度的密钥,固定的明文会生成固定的密文,这种一对一的加密方式会导致安全性降低,更好的方式是通过CBC模式,它需要一个随机数作为IV参数,这样对于同一份明文,每次生成的密文都不同:
在CBC模式下,需要一个随机生成的16字节IV参数,必须使用SecureRandom
生成。因为多了一个IvParameterSpec
实例,因此,初始化方法需要调用Cipher
的一个重载方法并传入IvParameterSpec
。
观察输出,可以发现每次生成的IV不同,密文也不同。
小结
对称加密算法使用同一个密钥进行加密和解密,常用算法有DES、AES和IDEA等;
密钥长度由算法设计决定,AES的密钥长度是128/192/256位;
使用对称加密算法需要指定算法名称、工作模式和填充模式。
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