[java] AES-256 암호화, 복호화 [양방향]

AES-256 (Advanced Encryption Standard 256-bit)

---

1. 암호화 알고리즘:
   • AES는 대칭 키 암호화 알고리즘입니다. 즉, 동일한 키가 암호화와 복호화에 사용됩니다.
   • AES-256은 256비트 길이의 키를 사용하여 데이터를 암호화합니다.
2. 목적:
   • 데이터의 기밀성을 유지하기 위해 사용됩니다. 이를 통해 전송 중인 데이터나 저장된 데이터를 보호할 수 있습니다.
   • 암호화된 데이터는 지정된 키 없이는 복호화할 수 없기 때문에, 데이터 유출 시에도 원본 데이터를 안전하게 보호할 수 있습니다.
3. 작동 방식:
   • 블록 암호화 방식으로, 입력 데이터를 128비트 크기의 블록으로 나누어 암호화합니다.
   • 여러 암호화 모드(CBC, ECB, GCM 등) 중 하나를 사용하여 데이터 블록을 처리합니다.

---

AES-256 암호화, 복호화 [예제]

---

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Base64;

public class AES256CBCExample {

    private static SecretKey key;
    private static IvParameterSpec iv;

    // AES-256 키 생성
    public static void generateKey() throws Exception {
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGen.init(256); // 256비트 키 사용
        key = keyGen.generateKey();
    }

    // 초기화 벡터(IV) 생성
    public static void generateIv() {
        byte[] ivBytes = new byte[16]; // AES는 16바이트(128비트) IV를 사용
        new SecureRandom().nextBytes(ivBytes);
        iv = new IvParameterSpec(ivBytes);
    }

    // 암호화
    public static String encrypt(String input) {
        String encryptedText = "Encryption Error"; // 기본 반환 값
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);
            byte[] cipherText = cipher.doFinal(input.getBytes()); // input(문자열)을 바이트 배열로 변환하고, 
                                                                  // cipherText라는 암호화된 바이트 배열을 생성
            encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(cipherText); // 암호화된 데이터를 바이트 배열로 반환
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            System.err.println("Algorithm not found: " + e.getMessage());
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            System.err.println("Padding not found: " + e.getMessage());
        } catch (InvalidKeyException e) {
            System.err.println("Invalid key: " + e.getMessage());
        } catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
            System.err.println("Invalid algorithm parameter: " + e.getMessage());
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            System.err.println("Illegal block size: " + e.getMessage());
        } catch (BadPaddingException e) {
            System.err.println("Bad padding: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Unexpected error: " + e.getMessage());
        }
        return encryptedText;
    }

    // 복호화
    public static String decrypt(String cipherText) {
        String decryptedText = "Decryption Error"; // 기본 반환 값
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, iv);
            byte[] plainText = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(cipherText));
            decryptedText = new String(plainText);
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            System.err.println("Algorithm not found: " + e.getMessage());
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            System.err.println("Padding not found: " + e.getMessage());
        } catch (InvalidKeyException e) {
            System.err.println("Invalid key: " + e.getMessage());
        } catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
            System.err.println("Invalid algorithm parameter: " + e.getMessage());
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            System.err.println("Illegal block size: " + e.getMessage());
        } catch (BadPaddingException e) {
            System.err.println("Bad padding: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Unexpected error: " + e.getMessage());
        }
        return decryptedText;
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            generateKey();
            generateIv();

            String originalText = "Hello, World!";
            String encryptedText = encrypt(originalText);
            String decryptedText = decrypt(encryptedText);

            System.out.println("Original Text: " + originalText);
            System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);
            System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

---

Base64.getEncoder().encodeToString(cipherText)
- 암호화 결과는 바이너리 데이터입니다: Cipher.doFinal() 메서드는 암호화된 데이터를 바이트 배열로 반환합니다. 이 데이터는 텍스트 형식이 아니므로 파일에 저장하거나 네트워크를 통해 전송하는 데 적합하지 않습니다.

- Base64 인코딩은 텍스트 형식으로 변환합니다: Base64는 바이너리 데이터를 아스키 문자열 형식으로 변환하는 인코딩 방식입니다. Base64로 인코딩된 데이터는 텍스트 형식이기 때문에 파일, URL, JSON 등 다양한 텍스트 기반 형식으로 안전하게 저장하거나 전송할 수 있습니다.

---

cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(cipherText))

- Base64.getDecoder().decode(cipherText)는 Base64로 인코딩된 문자열 cipherText를 디코딩하여 원래의 바이너리 데이터(바이트 배열)로 변환합니다.

- cipher.doFinal(decodedCipherText)는 디코딩된 바이트 배열을 복호화하여 원래의 평문(plain text)으로 변환합니다.

---

AES256 암호화, 복호화 설명
출처 : https://ts2ree.tistory.com/333 

 

대칭키 암호화에 사용하는 PKCS#5, PKCS#7 padding 차이점

출처 : https://www.lesstif.com/security/pkcs-5-pkcs-7-padding-106857556.html