JAVA上加密算法的实现用例(下)

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由于实际开发对加密解密相关算法的需要，今天网搜了篇相对较全面的一篇加密算法JAVA版，这里转载一下以供大家参考。

2.4. DESede/DES对称算法
首先生成密钥,并保存(这里并没的保存的代码,可参考DSA中的方法)

KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);

SecretKey deskey = keygen.generateKey();

用密钥加密明文(myinfo),生成密文(cipherByte)

Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);

byte[] cipherByte=c1.doFinal(myinfo.getBytes());

传送密文和密钥,本文没有相应代码可参考DSA

.............

用密钥解密密文

c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);

byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);

相对来说对称密钥的使用是很简单的,对于JCE来讲支技DES,DESede,Blowfish三种加密术

对于密钥的保存各传送可使用对象流或者用二进制编码,相关参考代码如下

java 代码

SecretKey deskey = keygen.generateKey();
byte[] desEncode=deskey.getEncoded();
javax.crypto.spec.SecretKeySpec destmp=new javax.crypto.spec.SecretKeySpec(desEncode,Algorithm);
SecretKey mydeskey=destmp;

相关API

KeyGenerator 在DSA中已经说明,在添加JCE后在instance进可以如下参数

DES,DESede,Blowfish,HmacMD5,HmacSHA1

javax.crypto.Cipher 加/解密器

java 代码

public static final Cipher getInstance(java.lang.String transformation)
    throws java.security.NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException

返回一个指定方法的Cipher对象

参数:transformation 方法名(可用 DES,DESede,Blowfish)

public final void init(int opmode, java.security.Key key)
throws java.security.InvalidKeyException

用指定的密钥和模式初始化Cipher对象

参数:opmode 方式(ENCRYPT_MODE, DECRYPT_MODE, WRAP_MODE,UNWRAP_MODE)

key 密钥

java 代码

public final byte[] doFinal(byte[] input) throws java.lang.IllegalStateException,
    IllegalBlockSizeException, BadPaddingException

对input内的串,进行编码处理,返回处理后二进制串,是返回解密文还是加解文由init时的opmode决定

注意:本方法的执行前如果有update,是对updat和本次input全部处理,否则是本inout的内容

java 代码

/*
 安全程序 DESede/DES测试
 */
import java.security.*;
import javax.crypto.*;

public class testdes {
    public static void main(String[] args) {
        testdes my = new testdes();
        my.run();
    }

    public void run() {
        // 添加新安全算法,如果用JCE就要把它添加进去
        Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
        String Algorithm = "DES"; // 定义 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
        String myinfo = "要加密的信息";
        try {
            // 生成密钥
            KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);
            SecretKey deskey = keygen.generateKey();

            // 加密
            System.out.println("加密前的二进串:" + byte2hex(myinfo.getBytes()));
            System.out.println("加密前的信息:" + myinfo);
            Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
            c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);
            byte[] cipherByte = c1.doFinal(myinfo.getBytes());
            System.out.println("加密后的二进串:" + byte2hex(cipherByte));
            // 解密
            c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
            c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey);
            byte[] clearByte = c1.doFinal(cipherByte);
            System.out.println("解密后的二进串:" + byte2hex(clearByte));
            System.out.println("解密后的信息:" + (new String(clearByte)));

        } catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {
            e2.printStackTrace();
        } catch (java.lang.Exception e3) {
            e3.printStackTrace();
        }
    }

    public String byte2hex(byte[] b) // 二行制转字符串
    {
        String hs = "";
        String stmp = "";
        for (int n = 0; n < b.length; n++) {
            stmp = (java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
            if (stmp.length() == 1)
                hs = hs + "0" + stmp;
            else
                hs = hs + stmp;
            if (n < b.length - 1)
                hs = hs + ":";
        }
        return hs.toUpperCase();
    }
}

2.5. Diffie-Hellman密钥一致协议
公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的 "指数密钥一致协议"(Exponential Key Agreement Protocol),该协议不要求别的安全性先决条件,允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成"一致"的,可以共享的密钥。在JCE的中实现用户alice生成DH类型的密钥对,如果长度用1024生成的时间请,推荐第一次生成后保存DHParameterSpec,以便下次使用直接初始化.使其速度加快

java 代码

System.out.println("ALICE: 产生 DH 对 ...");
KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
aliceKpairGen.initialize(512);
KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair();

alice生成公钥发送组bob

java 代码

byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();

bob从alice发送来的公钥中读出DH密钥对的初始参数生成bob的DH密钥对

注意这一步一定要做,要保证每个用户用相同的初始参数生成的

java 代码

DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();
KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();

bob根据alice的公钥生成本地的DES密钥

java 代码

KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");

bob已经生成了他的DES密钥,他现把他的公钥发给alice,

java 代码

byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();

alice根据bob的公钥生成本地的DES密钥

java 代码

//解码
KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");

bob和alice能过这个过程就生成了相同的DES密钥,在这种基础就可进行安全能信

常用API

java.security.KeyPairGenerator 密钥生成器类
public static KeyPairGenerator getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一个KeyPairGenerator 对象
参数: algorithm 算法名.如:原来是DSA,现在添加了 DiffieHellman(DH)

public void initialize(int keysize)
以指定的长度初始化KeyPairGenerator对象,如果没有初始化系统以1024长度默认设置
参数:keysize 算法位长.其范围必须在 512 到 1024 之间，且必须为 64 的倍数
注意:如果用1024生长的时间很长,最好生成一次后就保存,下次就不用生成了

public void initialize(AlgorithmParameterSpec params)
throws InvalidAlgorithmParameterException
以指定参数初始化

javax.crypto.interfaces.DHPublicKey
public DHParameterSpec getParams()
返回
java.security.KeyFactory

public static KeyFactory getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一个KeyFactory
参数: algorithm 算法名:DSH,DH

public final PublicKey generatePublic(KeySpec keySpec)
throws InvalidKeySpecException
根据指定的key说明,返回一个PublicKey对象

java.security.spec.X509EncodedKeySpec
public X509EncodedKeySpec(byte[] encodedKey)
根据指定的二进制编码的字串生成一个key的说明
参数:encodedKey 二进制编码的字串(一般能过PublicKey.getEncoded()生成)
javax.crypto.KeyAgreement 密码一至类

public static final KeyAgreement getInstance(java.lang.String algorithm)
throws java.security.NoSuchAlgorithmException
返回一个指定算法的KeyAgreement对象
参数:algorithm 算法名,现在只能是DiffieHellman(DH)

public final void init(java.security.Key key)
throws java.security.InvalidKeyException
用指定的私钥初始化
参数:key 一个私钥

public final java.security.Key doPhase(java.security.Key key,
boolean lastPhase)
throws java.security.InvalidKeyException,
java.lang.IllegalStateException
用指定的公钥进行定位,lastPhase确定这是否是最后一个公钥,对于两个用户的
情况下就可以多次定次,最后确定
参数:key 公钥
lastPhase 是否最后公钥

public final SecretKey generateSecret(java.lang.String algorithm)
throws java.lang.IllegalStateException,
java.security.NoSuchAlgorithmException,
java.security.InvalidKeyException
根据指定的算法生成密钥
参数:algorithm 加密算法(可用 DES,DESede,Blowfish)

java 代码

import java.io.*;
import java.math.BigInteger;
import java.security.*;
import java.security.spec.*;
import java.security.interfaces.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import javax.crypto.interfaces.*;
import com.sun.crypto.provider.SunJCE;

public class testDHKey {

    public static void main(String argv[]) {
        try {
            testDHKey my = new testDHKey();
            my.run();
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(e);

        }
    }

    private void run() throws Exception {
        Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());

        System.out.println("ALICE: 产生 DH 对 ...");
        KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
        aliceKpairGen.initialize(512);
        KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair(); // 生成时间长

        // 张三(Alice)生成公共密钥 alicePubKeyEnc 并发送给李四(Bob) ,
        // 比如用文件方式,socket.....
        byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();

        // bob接收到alice的编码后的公钥,将其解码
        KeyFactory bobKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(alicePubKeyEnc);
        PublicKey alicePubKey = bobKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
        System.out.println("alice公钥bob解码成功");
        // bob必须用相同的参数初始化的他的DH KEY对,所以要从Alice发给他的公开密钥,
        // 中读出参数,再用这个参数初始化他的 DH key对

        // 从alicePubKye中取alice初始化时用的参数
        DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey) alicePubKey).getParams();
        KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
        bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
        KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();
        System.out.println("BOB: 生成 DH key 对成功");
        KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
        bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
        System.out.println("BOB: 初始化本地key成功");
        // 李四(bob) 生成本地的密钥 bobDesKey
        bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
        SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");
        System.out.println("BOB: 用alice的公钥定位本地key,生成本地DES密钥成功");
        // Bob生成公共密钥 bobPubKeyEnc 并发送给Alice,
        // 比如用文件方式,socket.....,使其生成本地密钥
        byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();
        System.out.println("BOB向ALICE发送公钥");

        // alice接收到 bobPubKeyEnc后生成bobPubKey
        // 再进行定位,使aliceKeyAgree定位在bobPubKey
        KeyFactory aliceKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
        x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(bobPubKeyEnc);
        PublicKey bobPubKey = aliceKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
        System.out.println("ALICE接收BOB公钥并解码成功");
        ;
        KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
        aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
        System.out.println("ALICE: 初始化本地key成功");

        aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
        // 张三(alice) 生成本地的密钥 aliceDesKey
        SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");
        System.out.println("ALICE: 用bob的公钥定位本地key,并生成本地DES密钥");

        if (aliceDesKey.equals(bobDesKey))
            System.out.println("张三和李四的密钥相同");
        // 现在张三和李四的本地的deskey是相同的所以,完全可以进行发送加密,接收后解密,达到
        // 安全通道的的目的

        /*
         * bob用bobDesKey密钥加密信息
         */
        Cipher bobCipher = Cipher.getInstance("DES");
        bobCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, bobDesKey);
        String bobinfo = "这是李四的机密信息";
        System.out.println("李四加密前原文:" + bobinfo);
        byte[] cleartext = bobinfo.getBytes();
        byte[] ciphertext = bobCipher.doFinal(cleartext);

        /*
         * alice用aliceDesKey密钥解密
         */
        Cipher aliceCipher = Cipher.getInstance("DES");
        aliceCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aliceDesKey);
        byte[] recovered = aliceCipher.doFinal(ciphertext);
        System.out.println("alice解密bob的信息:" + (new String(recovered)));
        if (!java.util.Arrays.equals(cleartext, recovered))
            throw new Exception("解密后与原文信息不同");
        System.out.println("解密后相同");

    }
}

第3章小结
在加密术中生成密钥对时，密钥对的当然是越长越好，但费时也越多，请从中从实际出发选取合适的长度，大部分例码中的密钥是每次运行就从新生成，在实际的情况中是生成后在一段时间保存在文件中，再次运行直接从文件中读入，从而加快速度。当然定时更新和加强密钥保管的安全性也是必须的。