接着Base64编码讲，既然Base64不能用来加密，那么，有哪些可用的加密算法呢？

按照加密和解密的密钥是否相同，可分为对称加密，非对称加密，散列算法等。

对称加密：又称为 共享密钥加密算法。在 对称加密算法 中，使用的密钥只有一个，发送 和 接收 双方都使用这个密钥对数据进行 加密 和 解密。这就要求加密和解密方事先都必须知道加密的密钥。

1. 数据加密过程：在对称加密算法中，数据发送方 将 明文 (原始数据) 和 加密密钥 一起经过特殊 加密处理，生成复杂的 加密密文 进行发送。
2. 数据解密过程：数据接收方 收到密文后，若想读取原数据，则需要使用 加密使用的密钥 及相同算法的 逆算法 对加密的密文进行解密，才能使其恢复成 可读明文。

常用的对称加密有DES,3DES,AES等

非对称加密：

非对称加密算法，又称为 公开密钥加密算法。它需要两个密钥，一个称为 公开密钥 (public key)，即 公钥，另一个称为 私有密钥 (private key)，即 私钥。

因为 加密 和 解密 使用的是两个不同的密钥，所以这种算法称为 非对称加密算法。

常用的非对称加密算法有RSA,DSA等

散列算法：

一般指SHA家族，英文为Secure Hash Algorithm，中文指安全散列算法，能计算出一个数字消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法。且若输入的消息不同，它们对应到不同字符串的机率很高。除了SHA之外，像MD5，hash散列算法也是其中的代表。SHA家族如下表

散列算法一般是不可逆的，主要用作信息一致性和完整性的校验。

ok,,进入今天的正题AES，由上文我们知道AES是一个对称加密算法，接下来我们了解一下其算法原理。

AES相关概念

在讲AES之前，我们先聊一聊DES算法，为什么？且听我娓娓道来

DES 加密算法是一种 分组密码，以 64 位为 分组对数据 加密，它的 密钥长度 是 56 位，加密解密 用 同一算法。

DES 加密算法是对 密钥 进行保密，而 公开算法，包括加密和解密算法。这样，只有掌握了和发送方 相同密钥 的人才能解读由 DES加密算法加密的密文数据。因此，破译 DES 加密算法实际上就是 搜索密钥的编码。对于 56 位长度的 密钥 来说，如果用 穷举法 来进行搜索的话，其运算次数为 2 ^ 56 次。

3DES，是基于 DES 的 对称算法，对 一块数据 用 三个不同的密钥 进行 三次加密，强度更高

无论DES怎么加密，只要计算器的性能足够高，那么也可以在短时间内破解掉密钥编码，那么安全性也并非牢不可破，同时其加密的效率也不是很理想。关于DES的加密原理，有兴趣的同学可以去看维基百科。

AES作为DES的取代者在安全性，效率，灵活性上都有不少提升。

在了解AES之前，我们先搞清楚什么是密钥，填充和模式。

1.密钥

密钥是AES算法实现加密和解密的根本。对称加密算法之所以对称，是因为这类算法对明文的加密和解密需要使用同一个密钥。

AES支持三种长度的密钥：128位，192位，256位，平时大家所说的AES128，AES192，AES256，实际上就是指的AES算法对不同长度密钥的使用

从效率上看AES128最高，AES256的安全性最高，本质在于他们加密的轮数不同而已。

2.填充

要想了解填充的概念，我们先要了解AES的分组加密特性。
什么是分组加密呢？我们来看看下面这张图：

AES算法在对明文加密的时候，并不是把整个明文一股脑加密成一整段密文，而是把明文拆分成一个个独立的明文块，每一个明文块长度128bit，所以也有人称对称加密为块加密。

这些明文块经过AES加密器的复杂处理，生成一个个独立的密文块，这些密文块拼接在一起，就是最终的AES加密结果。

但是这里涉及到一个问题：

假如一段明文长度是192bit，如果按每128bit一个明文块来拆分的话，第二个明文块只有64bit，不足128bit。这时候怎么办呢？就需要对明文块进行填充（Padding）。

填充分类：

NoPadding：

不做任何填充，但是要求明文必须是16字节的整数倍。

PKCS5Padding（默认）：

如果明文块少于16个字节（128bit），在明文块末尾补足相应数量的字符，且每个字节的值等于缺少的字符数。

比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6个字节，则补全为{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6}

ISO10126Padding：

如果明文块少于16个字节（128bit），在明文块末尾补足相应数量的字节，最后一个字符值等于缺少的字符数，其他字符填充随机数。

比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6个字节，则可能补全为{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}

需要注意的是AES在加密和解密使用的填充方式必须相同。

3.模式

AES的工作模式，体现在把明文块加密成密文块的处理过程中。AES加密算法提供了五种不同的工作模式：

ECB模式（默认）：

电码本模式 Electronic Codebook Book

CBC模式：

密码分组链接模式 Cipher Block Chaining

CTR模式：

计算器模式 Counter

CFB模式：

密码反馈模式 Cipher FeedBack

OFB模式：

输出反馈模式 Output FeedBack

同样加密和机密采用的模式也必须相同。

AES加密原理

在这里我们重新梳理一下：

1.把明文按照128bit拆分成若干个明文块。
2.按照选择的填充方式来填充最后一个明文块。
3.每一个明文块利用AES加密器和密钥，加密成密文块。
4.拼接所有的密文块，成为最终的密文结果。

那么，到底AES加密器怎么对单个明文快加密的呢？对于我么来讲，依然是个禁区。那么，我们今天就解开它的神秘面纱，烧脑时刻：

每个明文块都需要多次加密，那么要分多少轮合适呢？

初始轮（Initial Round） 1次

普通轮（Rounds） N次

最终轮（Final Round） 1次

AES的Key支持三种长度：AES128，AES192，AES256。Key的长度决定了AES加密的轮数。

除去初始轮，各种Key长度对应的轮数如下：
AES128：10轮
AES192：12轮
AES256：14轮

不同阶段的Round有不同的处理步骤。

初始轮只有一个步骤：
加轮密钥（AddRoundKey）

普通轮有四个步骤：
字节代替（SubBytes）
行移位（ShiftRows）
列混淆（MixColumns）
加轮密钥（AddRoundKey）

最终轮有三个步骤：
字节代替（SubBytes）
行移位（ShiftRows）
加轮密钥（AddRoundKey）

看下面图示：

字节替代

首先需要说明的是，16字节的明文块在每一个处理步骤中都被排列成4X4的二维数组。

所谓字节替代，就是把明文块的每一个字节都替代成另外一个字节。替代的依据是什么呢？依据一个被称为S盒（Subtitution Box）的16X16大小的二维常量数组。

假设明文块当中a[2,2] = 5B（一个字节是两位16进制），那么输出值b[2,2] = S[5][11]。

行移位（ShiftRows）

这一步很简单，就像图中所描述的：
第一行不变
第二行循环左移1个字节
第三行循环左移2个字节
第四行循环左移3个字节

列混淆（MixColumns）

这一步，输入数组的每一列要和一个名为修补矩阵（fixed matrix）的二维常量数组做矩阵相乘，得到对应的输出列。

加轮密钥（AddRoundKey）

这一步是唯一利用到密钥的一步，128bit的密钥也同样被排列成4X4的矩阵。

让输入数组的每一个字节a[i,j]与密钥对应位置的字节k[i,j]异或一次，就生成了输出值b[i,j]。

需要补充一点，加密的每一轮所用到的密钥并不是相同的。这里涉及到一个概念：扩展密钥（KeyExpansions）。

扩展密钥（KeyExpansions）

AES源代码中用长度 4* 4 *（10+1） 字节的数组W来存储所有轮的密钥。W{0-15}的值等同于原始密钥的值，用于为初始轮做处理。

后续每一个元素W[i]都是由W[i-4]和W[i-1]计算而来，直到数组W的所有元素都赋值完成。

W数组当中，W{0-15}用于初始轮的处理，W{16-31}用于第1轮的处理，W{32-47}用于第2轮的处理 ......一直到W{160-175}用于最终轮（第10轮）的处理。

而解密即加密的逆过程，最终轮->普通轮->初始轮，扩展密匙也相反。

AES的模式在加解密中的运用

前文知道AES有5中模式，那么他们是怎么工作的?

由于篇幅原因，我们先挑两种模式说一下，ECB,CBC模式

1.ECB,即电码本模式，是最简单的工作模式，在该模式下，每一个明文块的加密都是完全独立，互不干涉的

优点：简单，可并行计算，提高加密效率。缺点：相同的明文块经过加密会变成相同的密文块，因此安全性较差

2.CBC模式

CBC模式（Cipher Block Chaining）引入了一个新的概念：初始向量IV（Initialization Vector）。

IV是做什么用的呢？它的作用和MD5的“加盐”有些类似，目的是防止同样的明文块始终加密成同样的密文块。

从图中可以看出，CBC模式在每一个明文块加密前会让明文块和一个值先做异或操作。IV作为初始化变量，参与第一个明文块的异或，后续的每一个明文块和它前一个明文块所加密出的密文块相异或。

这样以来，相同的明文块加密出的密文块显然是不一样的。

CBC模式的好处是什么呢？
安全性更高

坏处也很明显：
1.无法并行计算，性能上不如ECB
2.引入初始化向量IV，增加复杂度

至于其他的模式，本文不再过多讲解，有兴趣的可以借助互联网或者书本深入了解。

开源工具

在java的javax.crypto包有很好用的封装哦，不需要额外的jar包支持。

java 代码示例:

加密步骤：

* 1.构造密钥生成器
* 2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
* 3.产生密钥
* 4.创建和初始化密码器
* 5.内容加密
* 6.返回字符串

代码示例：

几点补充：

1.我们在调用封装好的AES算法时，表面上使用的Key并不是真正用于AES加密解密的密钥，而是用于生成真正密钥的“种子”。

2.填充明文时，如果明文长度原本就是16字节的整数倍，那么除了NoPadding以外，其他的填充方式都会填充一组额外的16字节明文块。

解密：

1.同加密1-4步
* 2.将加密后的字符串反纺成byte[]数组
* 3.将加密内容解密

代码示例：

注意：上述代码使用Base64进行了编码和解码，避免个别字符超出ASCII的范围出现乱码现象方便日志或者控制台查看。