В данной статье говорится о том, как осуществить шифрование с помощью алгоритма AES-256 на Java.
Как уже говорилось ранее, AES-256 представляет собой алгоритм шифрования с симметричным ключом. Это означает, что для шифрования и дешифрования используется один и тот же криптографический ключ.
Алгоритм используется в военных целях, используется для шифрования передачи сообщений по открытым каналам, для шифрования файлов. Так же с помощью AES-256 злоумышленники шифруют файлы на компьютерах «жертв», используя его в целях вымогательства денег (программы-вымогатели). Расшифровать данные возможно только лишь зная ключ.
Как зашифровать и дешифровать с помощью AES-256 средствами Java
Класс для шифрования и дешифрования потока байт на Java может выглядеть следующим образом:
package Crypto;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
/**
* Created by administrator on 16.03.2018.
*/
public class Aes256Class {
private SecretKey secretKey;
public Aes256Class() {
try {
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGenerator.init(256);
this.secretKey = keyGenerator.generateKey();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public byte[] makeAes(byte[] rawMessage, int cipherMode){
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
cipher.init(cipherMode, this.secretKey);
byte [] output = cipher.doFinal(rawMessage);
return output;
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
В конструкторе Aes256Class() инициализируется объект keyGenerator, которому задается размер ключа 256 бит. Далее с помощью функции generateKey() генерируется случайный ключ с заданным размером (256 бит).
В функцию makeAes передается исходный массив байт и режим работы объекта класса Cipher:
Cipher.ENCRYPT_MODE либо Cipher.DECRYPT_MODE.
В классе с функцией main можем вызвать описанные выше методы следующим образом:
package Main;
import Crypto.Aes256Class;
import javax.crypto.Cipher;
/**
* Created by administrator on 16.03.2018.
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Aes256Class aes256 = new Aes256Class();
String mes = "Hello";
for (int i = 0; i < 3; i++) {
byte[] shifr = aes256.makeAes(mes.getBytes(), Cipher.ENCRYPT_MODE);
System.out.println(new String(shifr));
byte[] src = aes256.makeAes(shifr, Cipher.DECRYPT_MODE);
System.out.println(new String(src));
}
}
}
Получаем следующий результат:
Объясняю, зачем я зациклил выполнение функции makeAes.
Благодаря шифрованию и дешифрованию одного и того же текста несколько раз, можно увидеть, что шифр получается один и тот же, что не есть хорошо.
Это уже может дать злоумышленнику какую-то информацию. Представьте себе, что ваша система отправляет в канал сообщение, например, «Опасность». И отправляет его 10 раз подряд.
Если каким-то образом сеть будет прослушиваться, перехваченное сообщение будет иметь 10 раз подряд один и тот же шифр.
Для того, чтобы одно и то же сообщение имело разный шифр, можно использовать соль.
Не смотря на то, что AES-256 не поддерживает концепцию соли, ничего не мешает сгенерировать случайный массив байт из, например, 8 элементов (получим 8 байтовую соль) и добавить к сообщению.
При дешифрации сообщения можно просто выбросить эти самые последние 8 байт.
Функция приобретет следующий вид:
public byte[] makeAes(byte[] rawMessage, int cipherMode){
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
cipher.init(cipherMode, this.secretKey);
byte [] output = cipher.doFinal(rawMessage);
if(cipherMode == Cipher.DECRYPT_MODE){
byte[]result = new byte[output.length-8];
//Выбрасываем последние 8 байт
System.arraycopy(output, 0, result, 0, output.length-8);
return result;
}
return output;
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}
}
Вызываем функцию makeAes в методе main:
package Main;
import Crypto.Aes256Class;
import javax.crypto.Cipher;
import java.security.SecureRandom;
/**
* Created by administrator on 16.03.2018.
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Aes256Class aes256 = new Aes256Class();
//Массив для соли
byte[] salt = new byte[8];
//Исходное сообщение
String mes = "Опасность";
//Выполним операцию 10 раз
for (int i = 0; i < 10; i++) {
//Генерация соли
SecureRandom random = new SecureRandom();
random.nextBytes(salt);
//Преобразуем исходный текст в поток байт и добавим полученную соль
byte[]srcMessage = mes.getBytes();
byte[]fullsrcMessage = new byte[srcMessage.length+8];
System.arraycopy(srcMessage, 0, fullsrcMessage, 0, srcMessage.length);
System.arraycopy(salt, 0, fullsrcMessage, srcMessage.length, salt.length);
//Шифруем
byte[] shifr = aes256.makeAes(fullsrcMessage, Cipher.ENCRYPT_MODE);
System.out.println(new String(shifr));
//Дешифруем
byte[] src = aes256.makeAes(shifr, Cipher.DECRYPT_MODE);
System.out.println(new String(src));
}
}
}
В этом примере шифруем и дешифруем 10 раз сообщение «Опасность». Получаем следующий результат:
Как видим, одно и то же сообщение, но шифр разный. Однако здесь есть нюанс, если обратите внимание, то увидите, что первая часть сообщения всегда одна и та же. Это и имелось ввиду, когда говорилось, что AES не поддерживает концепцию соли.
Можете попробовать прикреплять соль к началу сообщения, к середине, или использовать несколько солей. Однако Принцип Керкгоффса подразумевает, что злоумышленнику известен алгоритм шифрования и какую-то закономерность он все же найдет.
Нужна очень «хитрая» реализация алгоритма, задача которой максимально запутать злоумышленника.
Когда я писал статью о реализации данного алгоритма на C# я положился на реализацию AES от Microsoft.
Реализация AES-256 на Java с помощью фреймворка Spring Security
В данной статье приведу реализацию AES с помощью Java фреймворка Spring Security:
package Main;
import org.springframework.security.crypto.encrypt.Encryptors;
import org.springframework.security.crypto.encrypt.TextEncryptor;
import org.springframework.security.crypto.keygen.KeyGenerators;
/**
* Created by administrator on 16.03.2018.
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
final String password = "Here is the password";
String textToEncrypt = "Hello";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
String salt = KeyGenerators.string().generateKey();
TextEncryptor encryptor = Encryptors.text(password, salt);
String cipherText = encryptor.encrypt(textToEncrypt);
String decryptedText = encryptor.decrypt(cipherText);
System.out.println("Src: " + textToEncrypt);
System.out.println("Cipher: " + cipherText);
System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);
System.out.println("__________________");
}
}
}
Результат работы кода:
Как видите, реализация AES-256 от Spring Security не подводит. Как знать, что это именно AES? В официальной документации есть такое упоминание:
The "standard" encryption method is 256-bit AES (Spring Crypto Module)
P.S. Расшифровать подобные сообщения относительно разумными средствами (взломать шифр), не имея ключа в настоящее время не представляется возможным.
Можете попробовать перебором паролей, если у вас в запасе есть сотни миллиардов лет.
P.P.S. Так же на сайте имеется запись о шифровании данных с помощью AES-256 на C#.