B10_AesCfbOfbPcbcPkcs5PaddingRandomString.java

package net.bplaced.javacrypto.symmetricencryption;

/*
* Herkunft/Origin: http://javacrypto.bplaced.net/
* Programmierer/Programmer: Michael Fehr
* Copyright/Copyright: frei verwendbares Programm (Public Domain)
* Copyright: This is free and unencumbered software released into the public domain.
* Lizenttext/Licence: <http://unlicense.org>
* getestet mit/tested with: Java Runtime Environment 8 Update 191 x64
* Datum/Date (dd.mm.jjjj): 01.11.2018 
* Funktion: verschlüsselt einen string im aes cfb / ofb / pcbc modus pkcs5 padding
* Function: encrypts a string using aes cfb / ofb / pcbc modus with pkcs5 padding
*
* Sicherheitshinweis/Security notice
* Die Programmroutinen dienen nur der Darstellung und haben keinen Anspruch auf eine 
* korrekte Funktion, insbesondere mit Blick auf die Sicherheit ! 
* Prüfen Sie die Sicherheit bevor das Programm in der echten Welt eingesetzt wird.
* The program routines just show the function but please be aware of the security part - 
* check yourself before using in the real world !
*/

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.InvalidAlgorithmParameterException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.xml.bind.DatatypeConverter;

public class B10_AesCfbOfbPcbcPkcs5PaddingRandomString {

	public static void main(String[] args)
			throws UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
			IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException {
		System.out.println(
				"B10 AES in den Betriebsmodi CFB, OFB und PCBC PKCS5Padding mit Zufalls-Initvektor mit einem String");
		// es werden ein paar variablen benötigt:
		String plaintextString = "HalloWelt012345"; // hier 15 zeichen
		String decryptedtextString = ""; // enthält später den entschlüsselten text

		// diese konstanten und variablen benötigen wir zur ver- und entschlüsselung
		// der schlüssel ist exakt 32 zeichen lang und bestimmt die stärke der
		// verschlüsselung
		// mögliche schlüssellängen sind 16 byte (128 bit), 24 byte (192 bit) und 32
		// byte (256 bit)
		// final byte[] keyByte = "1234567890123456".getBytes("UTF-8"); // 16 byte
		final byte[] keyByte = "12345678901234567890123456789012".getBytes("UTF-8"); // 32 byte
		// der initialisierungsvektor ist exakt 16 zeichen lang
		final byte[] initvectorByte = new byte[16];
		SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
		secureRandom.nextBytes(initvectorByte);

		byte[] plaintextByte = null;
		// der verschluesselte (encrypted) text kommt in diese variable in form eines
		// byte arrays
		byte[] ciphertextByte = null; // die länge steht noch nicht fest, da sie von der größe des plaintextes abhängt
		// der entschlüsselte (decrypted) text kommt in dieses byte array, welches
		// später in einen string umkodiert wird
		byte[] decryptedtextByte = null; // die länge steht noch nicht fest, da sie von der größe des plaintextes
											// abhängt

		// modus AES CFB PKCS Padding

		// ab hier arbeiten wir nun im verschlüsselungsmodus
		// umwandlung des klartextes in ein byte array
		plaintextByte = plaintextString.getBytes("UTF-8");
		ciphertextByte = AesCfbPaddingEncrypt(plaintextByte, keyByte, initvectorByte);

		// ab hier arbeiten wir nun im entschlüsselungsmodus
		// nun wird der ciphertext wieder entschlüsselt
		decryptedtextByte = AesCfbPaddingDecrypt(ciphertextByte, keyByte, initvectorByte);

		// zurück-kodierung des byte array in text
		decryptedtextString = new String(decryptedtextByte, "UTF-8");

		// ausgabe der variablen
		System.out.println("");
		System.out.println("Betriebsmodus: AES CFB PKCS Padding");
		System.out.println("keyByte (hex)          :" + DatatypeConverter.printHexBinary(keyByte));
		System.out.println("initvectorByte (hex)   :" + DatatypeConverter.printHexBinary(initvectorByte));
		System.out.println("plaintextString        :" + plaintextString);
		System.out.println("plaintextByte (hex)    :" + DatatypeConverter.printHexBinary(plaintextByte));
		System.out.println("= = = Verschlüsselung = = =");
		System.out.println("ciphertextByte (hex)   :" + DatatypeConverter.printHexBinary(ciphertextByte));
		System.out.println("= = = Entschlüsselung = = =");
		System.out.println("decryptedtextByte (hex):" + DatatypeConverter.printHexBinary(decryptedtextByte));
		System.out.println("decryptedtextString    :" + decryptedtextString);

		// modus AES OFB PKCS Padding

		// ab hier arbeiten wir nun im verschlüsselungsmodus
		// umwandlung des klartextes in ein byte array
		plaintextByte = plaintextString.getBytes("UTF-8");
		ciphertextByte = AesOfbPaddingEncrypt(plaintextByte, keyByte, initvectorByte);

		// ab hier arbeiten wir nun im entschlüsselungsmodus
		// nun wird der ciphertext wieder entschlüsselt
		decryptedtextByte = AesOfbPaddingDecrypt(ciphertextByte, keyByte, initvectorByte);

		// zurück-kodierung des byte array in text
		decryptedtextString = new String(decryptedtextByte, "UTF-8");

		// ausgabe der variablen
		System.out.println("");
		System.out.println("Betriebsmodus: AES OFB PKCS Padding");
		System.out.println("keyByte (hex)          :" + DatatypeConverter.printHexBinary(keyByte));
		System.out.println("initvectorByte (hex)   :" + DatatypeConverter.printHexBinary(initvectorByte));
		System.out.println("plaintextString        :" + plaintextString);
		System.out.println("plaintextByte (hex)    :" + DatatypeConverter.printHexBinary(plaintextByte));
		System.out.println("= = = Verschlüsselung = = =");
		System.out.println("ciphertextByte (hex)   :" + DatatypeConverter.printHexBinary(ciphertextByte));
		System.out.println("= = = Entschlüsselung = = =");
		System.out.println("decryptedtextByte (hex):" + DatatypeConverter.printHexBinary(decryptedtextByte));
		System.out.println("decryptedtextString    :" + decryptedtextString);

		// modus AES PCBC PKCS Padding

		// ab hier arbeiten wir nun im verschlüsselungsmodus
		// umwandlung des klartextes in ein byte array
		plaintextByte = plaintextString.getBytes("UTF-8");
		ciphertextByte = AesPcbcPaddingEncrypt(plaintextByte, keyByte, initvectorByte);

		// ab hier arbeiten wir nun im entschlüsselungsmodus
		// nun wird der ciphertext wieder entschlüsselt
		decryptedtextByte = AesPcbcPaddingDecrypt(ciphertextByte, keyByte, initvectorByte);

		// zurück-kodierung des byte array in text
		decryptedtextString = new String(decryptedtextByte, "UTF-8");

		// ausgabe der variablen
		System.out.println("");
		System.out.println("Betriebsmodus: AES PCBC PKCS Padding");
		System.out.println("keyByte (hex)          :" + DatatypeConverter.printHexBinary(keyByte));
		System.out.println("initvectorByte (hex)   :" + DatatypeConverter.printHexBinary(initvectorByte));
		System.out.println("plaintextString        :" + plaintextString);
		System.out.println("plaintextByte (hex)    :" + DatatypeConverter.printHexBinary(plaintextByte));
		System.out.println("= = = Verschlüsselung = = =");
		System.out.println("ciphertextByte (hex)   :" + DatatypeConverter.printHexBinary(ciphertextByte));
		System.out.println("= = = Entschlüsselung = = =");
		System.out.println("decryptedtextByte (hex):" + DatatypeConverter.printHexBinary(decryptedtextByte));
		System.out.println("decryptedtextString    :" + decryptedtextString);
	}

	public static byte[] AesCfbPaddingEncrypt(byte[] plaintextByte, byte[] keyByte, byte[] initvectorByte)
			throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
			InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		byte[] ciphertextByte = null;
		// der schlüssel wird in die richtige form gebracht
		SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");
		// der initvector wird in die richtige form gebracht
		IvParameterSpec ivKeySpec = new IvParameterSpec(initvectorByte);
		// die verschlüsselungsroutine wird mit dem gewünschten parameter erstellt
		Cipher aesCipherEnc = Cipher.getInstance("AES/CFB/PKCS5PADDING");
		// nun wird die routine mit dem schlüssel initialisiert
		aesCipherEnc.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivKeySpec);
		// hier erfolgt nun die verschlüsselung des plaintextes
		ciphertextByte = aesCipherEnc.doFinal(plaintextByte);
		return ciphertextByte;
	}

	public static byte[] AesCfbPaddingDecrypt(byte[] ciphertextByte, byte[] keyByte, byte[] initvectorByte)
			throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
			InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		byte[] decryptedtextByte = null;
		// der schlüssel wird in die richtige form gebracht
		SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");
		// der initvector wird in die richtige form gebracht
		IvParameterSpec ivKeySpec = new IvParameterSpec(initvectorByte);
		// die verschlüsselungsroutine wird mit dem gewünschten parameter erstellt
		Cipher aesCipherDec = Cipher.getInstance("AES/CFB/PKCS5PADDING");
		// nun wird die routine mit dem schlüssel initialisiert
		aesCipherDec.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivKeySpec);
		// hier erfolgt nun die verschlüsselung des plaintextes
		decryptedtextByte = aesCipherDec.doFinal(ciphertextByte);
		return decryptedtextByte;
	}

	public static byte[] AesOfbPaddingEncrypt(byte[] plaintextByte, byte[] keyByte, byte[] initvectorByte)
			throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
			InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		byte[] ciphertextByte = null;
		// der schlüssel wird in die richtige form gebracht
		SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");
		// der initvector wird in die richtige form gebracht
		IvParameterSpec ivKeySpec = new IvParameterSpec(initvectorByte);
		// die verschlüsselungsroutine wird mit dem gewünschten parameter erstellt
		Cipher aesCipherEnc = Cipher.getInstance("AES/OFB/PKCS5PADDING");
		// nun wird die routine mit dem schlüssel initialisiert
		aesCipherEnc.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivKeySpec);
		// hier erfolgt nun die verschlüsselung des plaintextes
		ciphertextByte = aesCipherEnc.doFinal(plaintextByte);
		return ciphertextByte;
	}

	public static byte[] AesOfbPaddingDecrypt(byte[] ciphertextByte, byte[] keyByte, byte[] initvectorByte)
			throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
			InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		byte[] decryptedtextByte = null;
		// der schlüssel wird in die richtige form gebracht
		SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");
		// der initvector wird in die richtige form gebracht
		IvParameterSpec ivKeySpec = new IvParameterSpec(initvectorByte);
		// die verschlüsselungsroutine wird mit dem gewünschten parameter erstellt
		Cipher aesCipherDec = Cipher.getInstance("AES/OFB/PKCS5PADDING");
		// nun wird die routine mit dem schlüssel initialisiert
		aesCipherDec.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivKeySpec);
		// hier erfolgt nun die verschlüsselung des plaintextes
		decryptedtextByte = aesCipherDec.doFinal(ciphertextByte);
		return decryptedtextByte;
	}

	public static byte[] AesPcbcPaddingEncrypt(byte[] plaintextByte, byte[] keyByte, byte[] initvectorByte)
			throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
			InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {

		byte[] ciphertextByte = null;
		// der schlüssel wird in die richtige form gebracht
		SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");
		// der initvector wird in die richtige form gebracht
		IvParameterSpec ivKeySpec = new IvParameterSpec(initvectorByte);
		// die verschlüsselungsroutine wird mit dem gewünschten parameter erstellt
		Cipher aesCipherEnc = Cipher.getInstance("AES/PCBC/PKCS5PADDING");
		// nun wird die routine mit dem schlüssel initialisiert
		aesCipherEnc.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivKeySpec);
		// hier erfolgt nun die verschlüsselung des plaintextes
		ciphertextByte = aesCipherEnc.doFinal(plaintextByte);
		return ciphertextByte;
	}

	public static byte[] AesPcbcPaddingDecrypt(byte[] ciphertextByte, byte[] keyByte, byte[] initvectorByte)
			throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
			InvalidAlgorithmParameterException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		byte[] decryptedtextByte = null;
		// der schlüssel wird in die richtige form gebracht
		SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");
		// der initvector wird in die richtige form gebracht
		IvParameterSpec ivKeySpec = new IvParameterSpec(initvectorByte);
		// die verschlüsselungsroutine wird mit dem gewünschten parameter erstellt
		Cipher aesCipherDec = Cipher.getInstance("AES/PCBC/PKCS5PADDING");
		// nun wird die routine mit dem schlüssel initialisiert
		aesCipherDec.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivKeySpec);
		// hier erfolgt nun die verschlüsselung des plaintextes
		decryptedtextByte = aesCipherDec.doFinal(ciphertextByte);
		return decryptedtextByte;
	}
}