为什么这个 AES 加密程序在每次调用时给出不同的值？

Question

基本上，我发现了这段代码，由某人发布，它允许您在 AES 中加密消息并对其进行解密。我对这个加密的东西有点新，我想知道，它使用的种子值在哪里，种子每次随机化吗？因为从外观上看，相同的字符串会给出不同的加密结果。

谢谢。

import java.awt.event.*;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import java.security.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import java.io.*;

public class AESGUI extends JPanel {

    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("AES Encryption");
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setPreferredSize(new Dimension(600,300));

        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setResizable(false);

        AESGUI p = new AESGUI();

        frame.getContentPane().add(p);
        frame.pack();
        frame.setVisible(true);
    }

    private JTextField in;
    private JTextArea out;

    public AESGUI() {
        JLabel info = new JLabel("Type any String");
        in = new JTextField(20);
        JButton encrypt = new JButton("Encrypt");
        out = new JTextArea(10,40);

        out.setEditable(false);

        encrypt.addActionListener(new encryptListener());
        in.addActionListener(new encryptListener());

        add(info);
        add(in);
        add(encrypt);
        add(out);
        add(new JScrollPane(out));
    }

    private class encryptListener implements ActionListener {
        public void actionPerformed(ActionEvent e) {
            String data = in.getText();
            if (data.length() == 0) { }
            else
                try {
                    String en = encrypt(data);
                    out.append("Encrypted string: " + en + "\n");
                    out.append("Original String: " + decrypt(en) + "\n\n");
                } catch(Exception ex) { }
        }
    }

    public String asHex(byte[] buf) {
        StringBuffer strbuf = new StringBuffer(buf.length * 2);
        int i;
        for (i = 0; i < buf.length; i++) {
            if (((int) buf[i] & 0xff) < 0x10)
                strbuf.append("0");
            strbuf.append(Long.toString((int) buf[i] & 0xff, 16));
        }
        return strbuf.toString();
    }

    private SecretKeySpec skeySpec;
    private Cipher cipher;
    private byte[] encrypted;

    public String encrypt(String str) throws Exception {
        // Get the KeyGenerator
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        kgen.init(128); // 192 and 256 bits may not be available

        // Generate the secret key specs.
        SecretKey skey = kgen.generateKey();
        byte[] raw = skey.getEncoded();
        skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");

        // Instantiate the cipher
        cipher = Cipher.getInstance("AES");

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);

        encrypted = cipher.doFinal(str.getBytes());
        return asHex(encrypted);
    }

    public String decrypt(String str) throws Exception {
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] original = cipher.doFinal(encrypted);
        String originalString = new String(original);
        return originalString;
    }

}

没有 gui（我希望这就是我删除的全部内容）

public String asHex(byte[] buf) {
    StringBuffer strbuf = new StringBuffer(buf.length * 2);
    int i;
    for (i = 0; i < buf.length; i++) {
        if (((int) buf[i] & 0xff) < 0x10)
            strbuf.append("0");
        strbuf.append(Long.toString((int) buf[i] & 0xff, 16));
    }
    return strbuf.toString();
}

private SecretKeySpec skeySpec;
private Cipher cipher;
private byte[] encrypted;

public String encrypt(String str) throws Exception {
    // Get the KeyGenerator
    KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
    kgen.init(128); // 192 and 256 bits may not be available

    // Generate the secret key specs.
    SecretKey skey = kgen.generateKey();
    byte[] raw = skey.getEncoded();
    skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");

    // Instantiate the cipher
    cipher = Cipher.getInstance("AES");

    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);

    encrypted = cipher.doFinal(str.getBytes());
    return asHex(encrypted);
}

public String decrypt(String str) throws Exception {
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
    byte[] original = cipher.doFinal(encrypted);
    String originalString = new String(original);
    return originalString;
}

Answer 1

是的，它对相同的文本给出不同的结果，原因是每次加密消息时都会生成密钥。

// Get the KeyGenerator
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128); // 192 and 256 bits may not be available

// Generate the secret key specs.
SecretKey skey = kgen.generateKey();
byte[] raw = skey.getEncoded();
skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");

你可以做的是，把它从 encrypt() 方法中取出来，让它变得通用。

Answer 2

它使用的种子值在哪里，种子每次都随机化吗？

Javadocs 是你的朋友，年轻的 padawan ;) 从你的代码示例中，我们看到你正在调用 keyGenerator.init(int keysize)

    KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
    kgen.init(128); // 192 and 256 bits may not be available

检查the javadoc 对该类的该方法调用，我们得到以下信息：

为特定的密钥大小初始化此密钥生成器。如果这个键 生成器需要任何随机字节，它将使用 SecureRandom 最高优先级已安装提供程序的实现 作为随机性的来源。 （如果没有安装的提供程序 提供 SecureRandom 的实现，系统提供的源 将使用随机性。）

换句话说，正如您最初猜测的那样，对init(int keysize) 的调用意味着每次都使用随机种子。如果你有一个特定的种子 1) 对你的需要有好处，并且 2) 你需要使用，那么你需要使用 init(int keysize,SecureRandom random)，或者在你对 init(int keysize) 的其他调用的同时调用 [init(SecureRandom random)][4]。

希望对你有帮助。

顺便说一句，如果您想更深入地介绍密码学，我建议您获得 Alfred Menezes、Paul van Oorschot 和 Scott Vanstone 的 Handbook of Applied Cryptography (Discrete Mathematics and Its Applications)。尽管出版于 1996 年，但我一直都在提到这本书而不是其他所有书。

一本关于密码学理论基础的书是Understanding Cryptography: A Textbook for Students and Practitioners。它是高度数学化的，如果您最终想成为密码学家/密码​​分析家，您需要这样做。对于密码学工具和算法的整体使用和理解，上面提到的 Menezes 等书将是一个好的开始。

为了全面了解计算机安全主题，我建议由 Edward G. Amoroso 撰写 Fundamentals of Computer Security Technology。对于它的价值，我总是在工作中随身携带这本书作为参考。

Answer 3

盐一般在生成密钥时使用。

private SecretKey getKey(final String passPhrase, final String salt)
        throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
    final PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(passPhrase.toCharArray(), salt.getBytes(), ITERATIONS, 128); // 128bit key length
    SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(KEY_FACTORY_MODE);
    final SecretKey key = keyFactory.generateSecret(keySpec);
    return key;
}

但是，该算法也使用初始化向量“播种”。

private static final SecureRandom random = new SecureRandom();

private IvParameterSpec getIV(final Cipher cipher) {
    final byte[] ivBytes = new byte[cipher.getBlockSize()];
    random.nextBytes(ivBytes);
    return new IvParameterSpec(ivBytes);
}

因此，您将按如下方式传递加盐密钥和 IV：

final SecretKey key = getKey(passPhrase, salt);
final Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CTR/NOPADDING");
final IvParameterSpec iv = getIV(cipher);
cipher.init(cipherMode, key, iv, random);