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上篇介紹了《單向雜湊加密》，它是一種訊息摘要演算法。該演算法在資訊保安領域，有很多重要的應用場景，比如：使用者密碼保護、數字簽名、檔案完整性校驗、雲盤妙傳等。
單向雜湊加密只能夠對訊息進行加密（嚴格來說是計算訊息的摘要），想要實現對密文解密，需要使用其它加密方式了。今天介紹一個在資訊保安領域中，比較重要的加密方式——對稱加密。
下面是本篇講述內容：
加密、解密和金鑰
加密（Encrypt）是從明文生成密文的步驟，解密（Decrypt）是從密文還原成明文的步驟，而這兩個步驟都需要用到金鑰（Key）。這和我們現實中，用鑰匙上鎖和開鎖是一樣的。
什麼是對稱加密
對稱加密（Symmetric Cryptography）是密碼學中的一類加密演算法，這類演算法在加密和解密時，使用相同的金鑰。
對稱加密又稱為共享金鑰加密，其最大的缺點是，對稱加密的安全性依賴於金鑰，一旦洩露，就意味著任何人都能解密訊息。
對稱加密的優點是加密速度快，所以在很多場合被使用。
常見演算法
本節介紹對稱加密的一些常見演算法，包括DES、3DES和AES。
DES演算法
DES（Data Encryption Standard，中文：資料加密標準），是一種對稱加密演算法。該演算法在1976年被美國聯邦政府的國家標準局確定為聯邦資料處理標準（FIPS），並於1977年被髮布，隨後在國際上廣泛流傳開來。然而，隨著計算機的進步，DES 已經能夠被暴力破解，所以該演算法已經不安全了。
DES是一種分組密碼（Block Cipher，或者叫塊加密），即將明文按64位元進行分組加密，每組生成64位位元的密文。它的金鑰長度為56位元（從規格上來說，金鑰長度是64位元，但由於每隔7位元會設定一個用於錯誤檢查的位元，因此實際長度為56位元）。
3DES演算法
三重資料加密演算法（Triple Data Encryption Algorithm，縮寫為TDEA），簡稱3DES（Triple-DES），是DES的增強版，相當於對每組資料應用了三次DES演算法。
由於DES演算法的金鑰長度過短，容易被暴力破解，為了解決這一問題，設計出了該演算法。它使用簡單的方法，通過增加DES金鑰長度的方式來避免類似攻擊，而不是一種全新的密碼演算法。
該演算法在每次應用DES時，使用不同的金鑰，所以有三把獨立金鑰。這三把金鑰組成一起，是一個長度為168（56 + 56 + 56）位元的金鑰，所以3DES演算法的金鑰總長度為168位元。
3DES的加密過程，並不是進行三次DES加密（加密→加密→加密），而是以金鑰1、金鑰2、金鑰3的順序，進行加密→解密→加密的過程。
3DES的解密過程和加密正好相反，是以金鑰3、金鑰2、金鑰1的順序，進行解密→加密→解密的操作。
AES演算法
AES（Advanced Encryption Standard），即高階加密標準，是取代DES演算法的一種新的對稱加密演算法。AES演算法是從全世界的企業和密碼學家，提交的對稱密碼演算法中競選出來的，最終 Rijndael 加密演算法勝出，所以AES又稱為 Rijndael 加密演算法。
AES也是一種分組密碼，它的分組長度為128位元，金鑰長度可以為128位元、192位元或256位元。
分組密碼的模式
上面介紹的DES、3DES和AES都屬於分組密碼，它們只能加密固定長度的明文。如果需要加密更長的明文，就需要對分組密碼進行迭代，而分組密碼的迭代方法稱為分組密碼的模式（Model）。簡而一句話：分組密碼的模式，就是分組密碼的迭代方式。
分組密碼有很多種模式，這裡主要介紹以下幾種：ECB、CBC、CFB、OFB、CTR。
明文分組與密文分組
在下面對模式的介紹時，會用到兩個術語，這裡先介紹一下：
在分組密碼中，我們稱每組的明文為明文分組，每組生成的密文稱為密文分組。
若將所有的明文分組合並起來就是完整的明文（先忽略填充），將所以的密文分組合並起來就是完整的密文。
ECB模式
ECB（Electronic CodeBook）模式，即電子密碼本模式。該模式是將明文分組，加密後直接成為密文分組，分組之間沒有關係。
ECB模式是所有模式中最簡單的一種，該模式的明文分組與密文分組是一一對應的關係，若明文分組相同，其密文分組也一定相同。因此，ECB模式也是最不安全的模式。
CBC模式
CBC（Cipher Block Chaining）模式，即密碼分組連結模式。該模式首先將明文分組與前一個密文分組進行XOR運算，然後再進行加密。只有第一個明文分組特殊，需要提前為其生成一個與分組長度相同的位元序列，進行XOR運算，這個位元序列稱為初始化向量（Initialization Vector），簡稱IV。
CFB模式
CFB（Cipher FeedBack）模式，即密文反饋模式。該模式首先將前一個密文分組進行加密，再與當前明文分組進行XOR運算，來生成密文分組。同樣CFB模式也需要一個IV。
OFB模式
OFB（Output FeedBack）模式，即輸出反饋模式。該模式會產生一個金鑰流，即將密碼演算法的前一個輸出值，做為當前密碼演算法的輸入值。該輸入值再與明文分組進行XOR執行，計算得出密文分組。該模式需要一個IV，進行加密後做為第一個分組的輸入。
CTR模式
CTR（CounTeR）模式，即計數器模式。該模式也會產生一個金鑰流，它通過遞增一個計數器來產生連續的金鑰流。對該計數器進行加密，再與明文分組進行XOR運算，計算得出密文分組。
分組密碼的填充
在分組密碼中，當資料長度不符合分組長度時，需要按一定的方式，將尾部明文分組進行填充，這種將尾部分組資料填滿的方法稱為填充（Padding)。
No Padding
即不填充，要求明文的長度，必須是加密演算法分組長度的整數倍。
... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD DD DD DD DD |ANSI X9.23
在填充位元組序列中，最後一個位元組填充為需要填充的位元組長度，其餘位元組填充0。
... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD 00 00 00 04 |ISO 10126
在填充位元組序列中，最後一個位元組填充為需要填充的位元組長度，其餘位元組填充隨機數。
... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD 81 A6 23 04 |PKCS#5和PKCS#7
在填充位元組序列中，每個位元組填充為需要填充的位元組長度。
... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD 04 04 04 04 |ISO/IEC 7816-4
在填充位元組序列中，第一個位元組填充固定值80，其餘位元組填充0。若只需填充一個位元組，則直接填充80。
... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD 80 00 00 00 |
... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD DD DD DD 80 |Zero Padding
在填充位元組序列中，每個位元組填充為0。
... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD 00 00 00 00 |Java程式碼實現
Java在底層已經封裝好了對稱加密的實現， 我們只需要使用即可。現在介紹幾個重要的類：
SecureRandom類
SecureRandom類是一個強安全的隨機數生成器（Random Number Generator，簡稱：RNG），加密相關的推薦使用此隨機數生成器。
我們可以通過構造方法生成一個例項，或者向構造方法傳遞一個種子來建立例項。
SecureRandom random = new SecureRandom();KeyGenerator類
KeyGenerator類是對稱密碼的金鑰生成器，需要指定加密演算法，來生成相應的金鑰。
Java中支援的演算法：
AES(128)DES(56)DESede(168)HmacSHA1HmacSHA256
下面是一些標準演算法的介紹：
生成金鑰程式碼如下：
/**
* 通過密碼和演算法獲取 Key 物件
*
* @param key 金鑰
* @param algorithm 演算法，例如：AES (128)、DES (56)、DESede (168)、HmacSHA1、HmacSHA256
* @return 金鑰 Key
* @throws Exception
*/
private static Key getKey(byte[] key, String algorithm) throws Exception {
// 通過演算法獲取 KeyGenerator 物件
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
// 使用金鑰做為隨機數，初始化 KeyGenerator 物件
keyGenerator.init(new SecureRandom(key));
// 生成 Key
return keyGenerator.generateKey();
}Cipher類
Cipher類提供了加密和解密的功能。該類需要指定一個轉換（Transformation）來建立一個例項，轉換的命名方式：演算法名稱/工作模式/填充方式。
下面是Java支援的轉換：
AES/CBC/NoPadding(128)AES/CBC/PKCS5Padding(128)AES/ECB/NoPadding(128)AES/ECB/PKCS5Padding(128)DES/CBC/NoPadding(56)DES/CBC/PKCS5Padding(56)DES/ECB/NoPadding(56)DES/ECB/PKCS5Padding(56)DESede/CBC/NoPadding(168)DESede/CBC/PKCS5Padding(168)DESede/ECB/NoPadding(168)DESede/ECB/PKCS5Padding(168)RSA/ECB/PKCS1Padding(1024, 2048)RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding(1024, 2048)RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding(1024, 2048)
下面是一些標準的模式：
下面是一些標準的填充：
加密程式碼如下：
private static final String DES_ALGORITHM = "DES";
private static final String DES_TRANSFORMATION = "DES/ECB/PKCS5Padding";
/**
* DES 加密
*
* @param data 原始資料
* @param key 金鑰
* @return 密文
*/
private static byte[] encryptDES(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 獲取 DES Key
Key secretKey = getKey(key, DES_ALGORITHM);
// 通過標準轉換獲取 Cipher 物件, 由該物件完成實際的加密操作
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES_TRANSFORMATION);
// 通過加密模式、金鑰，初始化 Cipher 物件
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
// 生成密文
return cipher.doFinal(data);
}解密程式碼如下：
private static final String DES_ALGORITHM = "DES";
private static final String DES_TRANSFORMATION = "DES/ECB/PKCS5Padding";
/**
* DES 解密
*
* @param data 密文
* @param key 金鑰
* @return 原始資料
*/
private static byte[] decryptDES(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 獲取 DES Key
Key secretKey = getKey(key, DES_ALGORITHM);
// 通過標準轉換獲取 Cipher 物件, 由該物件完成實際的加密操作
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES_TRANSFORMATION);
// 通過解密模式、金鑰，初始化 Cipher 物件
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
// 生成原始資料
return cipher.doFinal(data);
}完整程式碼
完整程式碼請訪問我的Github，若對你有幫助，歡迎給個⭐，感謝~~???
