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加密与安全_解密AES加密中的IV和Seed

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概述

在AES加密中，IV（Initialization Vector，初始化向量）和Seed（种子）是两个不同的概念，尽管它们都涉及到随机性和加密安全性，但用途和作用有所不同。

IV（Initialization Vector，初始化向量）

  • 用途：IV 是在加密块模式（如 CBC, CFB, OFB, 等）中使用的一个随机或伪随机的输入值。它确保相同的明文在加密时产生不同的密文，从而增强了加密的安全性。
  • 特点： - IV 通常是一个固定长度的随机数，长度与加密算法的块大小相同（例如，对于AES，IV长度为128位，即16字节）。- 在加密过程中，IV 通常与明文的第一个块进行某种形式的操作（如异或）来产生第一个加密块。后续块则依赖于前一个加密块。- IV 不需要保密，但要确保每次加密都不相同，以防止模式分析攻击。

Seed（种子）

  • 用途：Seed 通常用于生成随机数或伪随机数。在加密算法中，随机数生成器需要一个初始值，Seed 用来设置这个初始状态，以便生成一系列的伪随机数。
  • 特点： - Seed 可以是一个任意长度的数值，用于初始化随机数生成器（如在密钥生成、随机填充、生成IV等场景中使用）。- 使用相同的 Seed 初始化同一个随机数生成器，将生成相同的伪随机数序列。因此，Seed 的选取应尽量多样化和随机化，以避免生成可预测的随机数序列。

Code

seed

importorg.apache.commons.codec.DecoderException;importorg.apache.commons.codec.binary.Hex;importjavax.crypto.BadPaddingException;importjavax.crypto.Cipher;importjavax.crypto.IllegalBlockSizeException;importjavax.crypto.KeyGenerator;importjavax.crypto.NoSuchPaddingException;importjavax.crypto.SecretKey;importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;importjava.security.InvalidKeyException;importjava.security.NoSuchAlgorithmException;importjava.security.SecureRandom;importjava.util.UUID;/**
 * AES 对称性加密
 * <p>
 * 需要依赖 Apache Commons Codec
 *
 * @author artisan
 */publicclassAesUtil{/**
     * 加密算法类型
     */staticfinalStringALGORITHM_KEY="AES";/**
     * 算法长度
     */privatestaticfinalintKEY_SIZE=128;/**
     * 生成一个种子字符串
     * 该方法通过生成一个唯一标识符（UUID）来创建一个唯一的种子字符串
     * 使用UUID可以确保生成的种子在一定范围内具有唯一性
     *
     * @return 返回一个UUID作为种子字符串
     */publicstaticStringgenerateSeed(){returnUUID.randomUUID().toString();}/**
     * 使用 种子（密码）、模式 创建密码加密
     *
     * @param seed 种子（密码）
     * @param mode 模式，加密：{@link Cipher#ENCRYPT_MODE}，解密：{@link Cipher#DECRYPT_MODE}
     * @return 返回 密码加密
     * @throws NoSuchAlgorithmException 算法类型异常
     * @throws NoSuchPaddingException   算法填充异常
     * @throws InvalidKeyException      无效的密钥异常
     */publicstaticCiphercipher(String seed,int mode)throwsNoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,InvalidKeyException{KeyGenerator keyGenerator =KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM_KEY);byte[] seedBytes = seed.getBytes();
        keyGenerator.init(KEY_SIZE,newSecureRandom(seedBytes));SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();byte[] encodedBytes = secretKey.getEncoded();SecretKeySpec secretKeySpec =newSecretKeySpec(encodedBytes,ALGORITHM_KEY);Cipher cipher =Cipher.getInstance(ALGORITHM_KEY);
        cipher.init(mode, secretKeySpec);return cipher;}/**
     * 使用 种子（密码）将内容 加密
     *
     * @param originalText 原文
     * @param seed         种子（密码）
     * @return 返回 加密结果
     * @throws NoSuchAlgorithmException  算法类型异常
     * @throws NoSuchPaddingException    算法填充异常
     * @throws InvalidKeyException       无效的密钥异常
     * @throws BadPaddingException       错误填充异常
     * @throws IllegalBlockSizeException 非法的块大小异常
     */publicstaticbyte[]encrypt(byte[] originalText,String seed)throwsNoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException{Cipher cipher =cipher(seed,Cipher.ENCRYPT_MODE);return cipher.doFinal(originalText);}/**
     * 使用 种子（密码）将内容 加密
     *
     * @param originalText 原文
     * @param seed         种子（密码）
     * @return 返回 加密结果
     * @throws NoSuchAlgorithmException  算法类型异常
     * @throws NoSuchPaddingException    算法填充异常
     * @throws InvalidKeyException       无效的密钥异常
     * @throws BadPaddingException       错误填充异常
     * @throws IllegalBlockSizeException 非法的块大小异常
     */publicstaticbyte[]encrypt(String originalText,String seed)throwsNoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException{returnencrypt(originalText.getBytes(), seed);}/**
     * 使用 种子（密码）将内容 加密
     *
     * @param originalText 原文
     * @param seed         种子（密码）
     * @return 返回 加密结果
     * @throws NoSuchAlgorithmException  算法类型异常
     * @throws NoSuchPaddingException    算法填充异常
     * @throws InvalidKeyException       无效的密钥异常
     * @throws BadPaddingException       错误填充异常
     * @throws IllegalBlockSizeException 非法的块大小异常
     */publicstaticStringencryptStr(String originalText,String seed)throwsNoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,InvalidKeyException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException{byte[] encryptBytes =encrypt(originalText.getBytes(), seed);returnHex.encodeHexString(encryptBytes);}/**
     * 使用 种子（密码）将内容 解密
     *
     * @param cipherText 密文
     * @param seed       种子（密码）
     * @return 返回 解密原文
     * @throws NoSuchAlgorithmException  算法类型异常
     * @throws NoSuchPaddingException    算法填充异常
     * @throws InvalidKeyException       无效的密钥异常
     * @throws BadPaddingException       错误填充异常
     * @throws IllegalBlockSizeException 非法的块大小异常
     */publicstaticbyte[]decrypt(byte[] cipherText,String seed)throwsNoSuchAlgorithmException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException,NoSuchPaddingException,InvalidKeyException{Cipher cipher =cipher(seed,Cipher.DECRYPT_MODE);return cipher.doFinal(cipherText);}/**
     * 使用 种子（密码）将内容 解密
     *
     * @param cipherText 密文
     * @param seed       种子（密码）
     * @return 返回 解密原文
     * @throws NoSuchAlgorithmException  算法类型异常
     * @throws NoSuchPaddingException    算法填充异常
     * @throws InvalidKeyException       无效的密钥异常
     * @throws BadPaddingException       错误填充异常
     * @throws IllegalBlockSizeException 非法的块大小异常
     * @throws DecoderException          解码器异常
     */publicstaticbyte[]decrypt(String cipherText,String seed)throwsNoSuchAlgorithmException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException,NoSuchPaddingException,InvalidKeyException,DecoderException{byte[] contentBytes =Hex.decodeHex(cipherText);returndecrypt(contentBytes, seed);}/**
     * 使用 种子（密码）将内容 解密
     *
     * @param cipherText 密文
     * @param seed       种子（密码）
     * @return 返回 解密原文
     * @throws NoSuchAlgorithmException  算法类型异常
     * @throws NoSuchPaddingException    算法填充异常
     * @throws InvalidKeyException       无效的密钥异常
     * @throws BadPaddingException       错误填充异常
     * @throws IllegalBlockSizeException 非法的块大小异常
     * @throws DecoderException          解码器异常
     */publicstaticStringdecryptStr(String cipherText,String seed)throwsNoSuchAlgorithmException,BadPaddingException,IllegalBlockSizeException,NoSuchPaddingException,InvalidKeyException,DecoderException{byte[] decryptFrom =Hex.decodeHex(cipherText);byte[] decryptBytes =decrypt(decryptFrom, seed);returnnewString(decryptBytes);}}

测试代码

importorg.apache.commons.codec.DecoderException;importorg.apache.commons.codec.binary.Hex;importorg.junit.jupiter.api.Test;importjavax.crypto.BadPaddingException;importjavax.crypto.IllegalBlockSizeException;importjavax.crypto.NoSuchPaddingException;importjava.security.InvalidKeyException;importjava.security.NoSuchAlgorithmException;importjava.util.UUID;/**
 * AES 对称加密 测试类
 *
 * @author artisan 
 */publicclassAesUtils{/**
     * 生成一个种子字符串
     * 该方法通过生成一个唯一标识符（UUID）来创建一个唯一的种子字符串
     * 使用UUID可以确保生成的种子在一定范围内具有唯一性
     *
     * @return 返回一个UUID作为种子字符串
     */publicstaticStringgenerateSeed(){returnUUID.randomUUID().toString();}/**
     * 字符串加密与解密
     */@Testpublicvoidstring()throwsIllegalBlockSizeException,InvalidKeyException,BadPaddingException,NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,DecoderException{String content ="21dsikhjihiuseiu23isdjahjsfhuahfuiashufsdajiafjihaseuihfwauisdloa'aops][sogjier";String seed =generateSeed();System.out.println(seed.length());System.out.println("原文："+ content);System.out.println("种子（密码）："+ seed);String encryptStr =Aes.encryptStr(content, seed);System.out.println("加密结果："+ encryptStr);String decryptStr =Aes.decryptStr(encryptStr, seed);System.out.println("解密结果："+ decryptStr);}/**
     * 字节与字符串
     */@TestpublicvoidbyteAndString()throwsIllegalBlockSizeException,InvalidKeyException,BadPaddingException,NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,DecoderException{String content ="artisan go go go";String seed =generateSeed();System.out.println("原文："+ content);System.out.println("种子（密码）："+ seed);byte[] encryptBytes =Aes.encrypt(content, seed);String encryptStr =Hex.encodeHexString(encryptBytes);System.out.println("加密结果："+ encryptStr);byte[] decryptBytes =Aes.decrypt(encryptStr, seed);System.out.println("解密结果："+newString(decryptBytes));}/**
     * 字节
     */@Testpublicvoidbytes()throwsIllegalBlockSizeException,InvalidKeyException,BadPaddingException,NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException,DecoderException{String content ="aedksej sdksfdkhoweio (*&*^&^^^";String seed =generateSeed();System.out.println("原文："+ content);System.out.println("种子（密码）："+ seed);byte[] encryptBytes =Aes.encrypt(content, seed);String encryptStr =Hex.encodeHexString(encryptBytes);System.out.println("加密结果："+ encryptStr);byte[] contentBytes =Hex.decodeHex(encryptStr);byte[] decryptBytes =Aes.decrypt(contentBytes, seed);System.out.println("解密结果："+newString(decryptBytes));}}

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IV

packagecom.artisan.shuangxiang_aesrsa;importjavax.crypto.Cipher;importjavax.crypto.SecretKey;importjavax.crypto.spec.IvParameterSpec;importjava.util.Base64;/**
 * AES工具类，提供AES加密和解密功能
 * 使用AES/CBC/PKCS5Padding算法进行加密和解密
 *
 * @author artisan
 */publicclassAESUtil{/**
     * 定义加密算法类型为AES/CBC/PKCS5Padding
     */privatestaticfinalStringALGORITHM="AES/CBC/PKCS5Padding";/**
     * 使用AES算法加密数据
     *
     * @param data 待加密的字符串
     * @param key  加密使用的SecretKey
     * @param iv   加密使用的初始化向量（IvParameterSpec）
     * @return 加密后的字符串，以Base64编码
     * @throws Exception 如果加密过程中发生错误，抛出异常
     */publicstaticStringencryptAES(String data,SecretKey key,IvParameterSpec iv)throwsException{// 创建Cipher实例，指定使用AES/CBC/PKCS5Padding算法Cipher cipher =Cipher.getInstance(ALGORITHM);// 初始化Cipher为加密模式，传入密钥和初始化向量
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);// 将待加密数据转换为字节数组，并执行加密操作byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes());// 将加密后的数据使用Base64编码，并返回returnBase64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);}/**
     * 使用AES算法解密数据
     *
     * @param encryptedData 待解密的字符串，以Base64编码
     * @param key           解密使用的SecretKey
     * @param iv            解密使用的初始化向量（IvParameterSpec）
     * @return 解密后的字符串
     * @throws Exception 如果解密过程中发生错误，抛出异常
     */publicstaticStringdecryptAES(String encryptedData,SecretKey key,IvParameterSpec iv)throwsException{// 创建Cipher实例，指定使用AES/CBC/PKCS5Padding算法Cipher cipher =Cipher.getInstance(ALGORITHM);// 初始化Cipher为解密模式，传入密钥和初始化向量
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, iv);// 将待解密数据从Base64解码为字节数组byte[] decodedData =Base64.getDecoder().decode(encryptedData);// 执行解密操作byte[] decryptedData = cipher.doFinal(decodedData);// 将解密后的数据转换为字符串，并返回returnnewString(decryptedData);}}

测试代码

packagecom.artisan.shuangxiang_aesrsa;importjavax.crypto.SecretKey;importjavax.crypto.spec.IvParameterSpec;importjava.security.KeyPair;importjava.security.PrivateKey;importjava.security.PublicKey;importjava.util.Base64;/**
 * @author artisan
 */publicclassMain_OnlyAES{/**
     * 使用RSA公钥加密AES密钥，以及使用RSA私钥解密AES密钥的全过程
     * 同时展示了使用AES密钥加密和解密数据的应用
     *
     * @param args 命令行参数
     * @throws Exception 可能抛出的异常
     */publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{// 生成AES和RSA密钥SecretKey aesKey =KeyGeneration.generateAESKey();String aesKeyString =Base64.getEncoder().encodeToString(aesKey.getEncoded());System.out.println("AES密钥: "+ aesKeyString);// 初始化IV（通常需要确保IV的安全传输）  16字节的IV向量IvParameterSpec iv =newIvParameterSpec(newbyte[16]);// 使用AES加密和解密数据String originalData ="我是需要加密的数据artisan GO GO GO !!!";String encryptedData =AESUtil.encryptAES(originalData, aesKey, iv);System.out.println("加密的数据: "+ encryptedData);String decryptedData =AESUtil.decryptAES(encryptedData, aesKey, iv);System.out.println("解密的数据: "+ decryptedData);}}

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小结

  • IV 是加密过程的一部分，用于确保相同的明文在加密时能产生不同的密文，从而提高安全性。
  • Seed 则是用于初始化随机数生成器，以生成伪随机数，这些伪随机数可以用于生成IV、密钥等。

虽然IV有时可以通过随机数生成器来生成，这个随机数生成器可能使用Seed作为其输入，但它们的概念和用途是不同的。

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标签： 安全 aes iv
本文转载自: https://blog.csdn.net/yangshangwei/article/details/141387149
版权归原作者 小小工匠 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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