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AES介绍以及应用（crypto.js 实现数据加密）

backend 2025/9/5 16:46:39

AES介绍以及使用

介绍

AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，广泛用于保护敏感数据的安全传输和存储。以下是关于AES的详细解析：

1、什么是AES？

对称加密：加密和解密使用相同的密钥。
块加密：将数据分成固定大小的块（128位）进行加密。
标准化：2001年被美国国家标准与技术研究院（NIST）选为替代DES的新一代加密标准。

2、密钥长度

AES支持三种密钥长度：

密钥长度	轮数	安全性
128位	10轮	高
192位	12轮	更高
256位	14轮	最高

注：密钥越长，安全性越高，但计算开销也更大。

3、AES 的工作原理

（1）加密过程

AES加密分为多个步骤：

密钥扩展（Key Expansion）：生成多轮加密所需的子密钥。
初始轮（AddRoundKey）：明文与第一轮密钥异或。
多轮加密（10/12/14轮）：
- SubBytes（字节替换）：使用S盒进行非线性替换。
- ShiftRows（行移位）：对数据块的行进行循环移位。
- MixColumns（列混淆）：对列进行矩阵运算。
- AddRoundKey（轮密钥加）：与子密钥异或。
最终轮：省略MixColumns步骤。

（2）解密过程

解密是加密的逆过程，使用相同的密钥但步骤相反。

4、AES 的工作模式

AES支持多种加密模式，适用于不同场景：

模式	描述	适用场景
ECB	电子密码本模式，每块独立加密（相同明文→相同密文）	简单数据加密（不推荐敏感数据）
CBC	密码块链接模式，每块与前一块密文异或（需要初始化向量IV）	文件加密、SSL/TLS
GCM	伽罗瓦计数器模式，支持认证加密（AEAD），高效且安全	网络通信（如HTTPS）
CTR	计数器模式，将块密码转换为流密码，可并行加密	实时数据流（如视频加密）
OFB	输出反馈模式，将块密码转换为流密码	较少使用

推荐：GCM（认证加密）或 CBC（兼容性好）是当前最常用的模式。

5、 AES 的安全性

数学基础牢固：基于代换-置换网络（SPN），难以破解。
密钥空间大：AES-256的密钥空间为2²⁵⁶，暴力破解几乎不可能。
抗已知攻击：对线性攻击、差分攻击等有强抵抗力。

AES实战

这里我们用vue + spring boot项目，来实现

Vue

下载crypto-js

npm install crypto-js

新建aes.js 工具文件

import CryptoJS from 'crypto-js'/*** pad: Pkcs7 //前端 Pkcs7 对应 后端 Pkcs5*///注意这是在测试环境密钥这么写，实际因该写在环境变量里const KEY = CryptoJS.enc.Utf8.parse('12345678123456781234567812345678') // 秘钥// 生成随机的iv，长度为16字节const iv = CryptoJS.lib.WordArray.random(16)export const Encrypt = (plaintext) => {let ciphertext = CryptoJS.AES.encrypt(plaintext, KEY, {iv: iv,mode: CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7,}).toString()return ciphertext}/*** AES 解密*/export const Decrypt = (jsonStr) => {let plaintext = CryptoJS.AES.decrypt(jsonStr, KEY, {iv: iv,mode: CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7,}).toString(CryptoJS.enc.Utf8)return plaintext}

在发送请求时这样写：

import { Encrypt, Decrypt } from '@/utils/aes.js'

//加密数据const encrypted = Encrypt(JSON.stringify(newChat))// request.post('/chat/save', { id: newId, title: newChat.title });request.post('/chat/save', {  data: encrypted });

Spring boot ：

添加依赖

<dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>fastjson</artifactId><version>2.0.42</version>
</dependency>

写入工具类：

// 32字节密钥（必须与前端一致）
private static final String AES_KEY = "12345678123456781234567812345678";/*** AES-ECB 解密*/
public static String decrypt(String encryptedData) throws Exception {// 1. 初始化解密器Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,new SecretKeySpec(AES_KEY.getBytes(), "AES"));// 2. 执行解密byte[] decrypted = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));return new String(decrypted);
}

在控制层中：

@PostMapping("/chat/save")
public Result add(@RequestBody EncryptedRequest request) throws Exception {System.out.println(request.getData());//解密请求的数据String data = AESUtil.decrypt(request.getData());ChatList chatList = JSON.parseObject(data, ChatList.class);System.out.println(chatList);//保存会话chatService.save(chatList);return Result.success();
}

可以看到他的加密与解密结果：