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  • Java 环境下使用 AES 加密的特殊问题处理

     在 Java 环境下使用 AES 加密,在密钥长度和字节填充方面有一些比较特殊的处理。

    1. 密钥长度问题

        默认 Java 中仅支持 128 位密钥,当使用 256 位密钥的时候,会报告密钥长度错误

    Invalid AES key length

       你需要下载一个支持更长密钥的包。这个包叫做 Java Cryptography Extension (JCE) Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files 6,可以从这里下载,下载地址:http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jce-6-download-429243.html

       下载之后,解压后,可以看到其中包含两个包:

        local_policy.jar

        US_export_policy.jar

        看一下你的 JRE 环境,将 JRE 环境中 liblibsecurity 中的同名包替换掉。

    2. Base64 问题

         Apache 提供了 Base64 的实现,可以从这里下载。

        下载地址:http://commons.apache.org/proper/commons-codec/download_codec.cgi

         编码

    // 编码
    String asB64 = new Base64().encodeToString("some string".getBytes("utf-8"));
    System.out.println(asB64); // 输出为: c29tZSBzdHJpbmc=

         解码   

    // 解码
    byte[] asBytes = new Base64().getDecoder().decode("c29tZSBzdHJpbmc=");
    System.out.println(new String(asBytes, "utf-8")); // 输出为: some string

         如果你已经使用 Java 8,那么就不需要再选用第三方的实现了,在 java.util 包中已经包含了 Base64 的处理。

         编码的方式

    // 编码
    String asB64 = Base64.getEncoder().encodeToString("some string".getBytes("utf-8"));
    System.out.println(asB64); // 输出为: c29tZSBzdHJpbmc=

         解码处理

    // 解码
    byte[] asBytes = Base64.getDecoder().decode("c29tZSBzdHJpbmc=");
    System.out.println(new String(asBytes, "utf-8")); // 输出为: some string

    3. 关于 PKCS5 和 PKCS7 填充问题

    PKCS #7 填充字符串由一个字节序列组成,每个字节填充该填充字节序列的长度。

    假定块长度为 8,数据长度为 9,
              数据: FF FF FF FF FF FF FF FF FF
    PKCS7 填充: FF FF FF FF FF FF FF FF FF 07 07 07 07 07 07 07

    简单地说, PKCS5, PKCS7和SSL3, 以及CMS(Cryptographic Message Syntax)

    有如下相同的特点:
    1)填充的字节都是一个相同的字节
    2)该字节的值,就是要填充的字节的个数

    如果要填充8个字节,那么填充的字节的值就是0×8;
    要填充7个字节,那么填入的值就是0×7;

    如果只填充1个字节,那么填入的值就是0×1;

    这种填充方法也叫PKCS5, 恰好8个字节时还要补8个字节的0×08

    正是这种即使恰好是8个字节也需要再补充字节的规定,可以让解密的数据很确定无误的移除多余的字节。

    在PKCS# Padding中说:

    1. 因为恢复的明文的最后一个字节 告诉你 存在多少个填充字节, 用PKCS#5 填充 的加密方法, 即使在输入的明文长度 恰好是 块大小(Block Size)整数倍 , 也会增加一个完整的填充块. 否则,恢复出来的明文的最后一个字节可能是实际的消息字节.
    2. 因为第1个因素限制了 使用PKCS#填充的 对称加密算法的 输入块大小(Block Size, 注意不是输入的明文的总长度 total input length), 最大只能是256个字节.   因为大多数对称块加密算法 通常使用8字节或者16字节的块, 所以,这不是一个问题
    3. 使用ECB模式填充可能会有安全问题.
    4. 使用PKCS#5填充 可以很方便地检测明文中的错误.

    标准

    PKCS #7: Cryptographic Message Syntax

    在 10.3节中讲到了上面提到的填充算法,  对Block Size并没有做规定

    PKCS #5: Password-Based Cryptography Specification

    在6.1.1 中对 填充做了说明
    但是因为该标准 只讨论了 8字节(64位) 块的加密, 对其他块大小没有做说明
    其 填充算法跟 PKCS7是一样的

    后来 AES 等算法, 把BlockSize扩充到 16个字节

    比如, Java中
    Cipher.getInstance(“AES/CBC/PKCS5Padding”)
    这个加密模式
    跟C#中的
    RijndaelManaged cipher = new RijndaelManaged();
    cipher.KeySize = 128;
    cipher.BlockSize = 128;
    cipher.Mode = CipherMode.CBC;
    cipher.Padding = PaddingMode.PKCS7;
    的加密模式是一样的

    因为AES并没有64位的块, 如果采用PKCS5, 那么实质上就是采用PKCS7

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