安全网络 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

commons-codec

1.14

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();

/**

description: 加密

param: [Data]

return: java.lang.String

author: zhangcj

date: 2021/12/29

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

commons-codec

1.14

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。

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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