概念
- 明文：原始信息。
- 密钥：加密与解密算法参数，直接影响对明文进行交换的结果。
- 密文：对明文进行交换的结果
- 加密算法：以密钥为参数，对明文进行多种置换和转换的规则和步骤，变换结果为密文。
- 解密算法：加密算法的逆变过程，以密文为输入、密钥为参数，变换结果为明文。
从凯撒加密说起
凯撒加密，就是将字母表中的每个字母想后移动2位，比如a 换成d,d换成f以此类推。
public static void main(String[] args) {
//1.明文信息
String clearText = "hello";
//2.加密规则：将字母按照字母表顺序右移2位
int key = 2;
//3.密文: 通过加密明文之后的密文
String cipher = encrypt(clearText, key);
System.out.println(cipher); // jgnnq
//4.解密
String decrypt = decrypt(cipher, key);
System.out.println(decrypt);
}
private static String decrypt(String cipher, int key) {
char[] charArray = cipher.toCharArray();
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
charArray[i] -= key;
}
return new String(charArray);
}
private static String encrypt(String clearText, int key) {
char[] charArray = clearText.toCharArray();
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
//取出字母右移
// ASCII码表 a(97) b(98)
// char c = (char) (charArray[i] + key);
// 右移替换之前字母
//charArray[i] = c;
// 简化上两步
charArray[i] += key;
}
return new String(charArray);
}
对称加密
加密和解密都是用同一个密钥，简单理解为：加密和解密都是同一把钥匙。
- 对称加密算法主要有DES、3DES、AES等
非对称加密
加密和解密使用不同的密码，有代表性的有RSA、DSA、ElGamal和ECDSA。非对称加密/解密的安全性是基于复杂数学难题，特点是运算复杂、速度慢，主要应用于金融、军事等重大机密的系统。
- 非对称加密是借助匹配的一对密钥（公钥publicKey 和私钥privateKey），加密时借助公钥和原始数据（需加密消息）一起经过特殊加密算法处理，解密时采用私钥和加过密的数据进过逆算法对密文进行解密；或者加密时使用私钥进行加密，解密时使用公钥进行解密。
公钥和私钥
加密密码和解密密码是相对的，如果用加密密码加密那么只有解密密码才能解密，如果用解密密码加密则只有加密密码能解密，所以它们被称为密码对，其中的一个可以在网络上发送、公布，叫做公钥，而另一个则只有密钥对的所有人才持有，叫做私钥，私钥不以任何形式传播
三种加解密算法：
- DES： 1977年1月，美国政府颁布：采纳IBM公司设计的方案作为非机密数据的正式数据加密标准（DES?Data Encryption Standard）。先需要生成一个密钥key，可以采用随机数生成，然后根据这个密钥进行加密解密操作。
- RSA：RSA是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, Adi Shamir 和Leonard Adleman。RSA算法，需要生成密钥对（公钥publicKey、私钥privateKey），可以采用随机数产生，然后根据密钥对进行加密解密操作。
- MD5：Message Digest Algorithm MD5（中文名为消息摘要算法第五版）。java(jdk1.6)中java.security.MessageDigest抽象类为应用程序提供信息摘要算法的功能。MD5属于hash（哈希）函数的其中一种，熟悉数据结构的读者应该记得hash（哈希）函数可应用于快速查找数据。MD5能接受任意长度的数据输入，然后以128位散列值输出。
DES算法
public static void main(String[] args) throws Exception {
String clearText = "hello";
String originKey = "12345678";
String desEncript = desEncript(clearText,originKey);
System.out.println(desEncript);
}
private static String desEncript(String clearText, String originKey) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException {
//1.获取加密工具
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
//2.加密工具类进行初始化
//keySpec:对原始密码处理后的密钥
SecretKeySpec keySpec = getKey(originKey);
//model: 加密/解密模式
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,keySpec);
//3.加密工具类对明文进行加密
byte[] doFinal = cipher.doFinal(clearText.getBytes());
return new String(doFinal);
}
private static SecretKeySpec getKey(String originKey) {
//根据字节数组构造密钥
return new SecretKeySpec(originKey.getBytes(),"DES");
}
加密工具类
package com.utils;
public class CryptUtil {
/**
* 进行MD5加密
*
* @param info
* 要加密的信息
* @return String 加密后的字符串
*/
public String encryptToMD5(String info) {
byte[] digesta = null;
try {
// 得到一个md5的消息摘要
MessageDigest alga = MessageDigest.getInstance("MD5");
// 添加要进行计算摘要的信息
alga.update(info.getBytes());
// 得到该摘要
digesta = alga.digest();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
// 将摘要转为字符串
String rs = byte2hex(digesta);
return rs;
}
/**
* 进行SHA加密
*
* @param info
* 要加密的信息
* @return String 加密后的字符串
*/
public String encryptToSHA(String info) {
byte[] digesta = null;
try {
// 得到一个SHA-1的消息摘要
MessageDigest alga = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
// 添加要进行计算摘要的信息
alga.update(info.getBytes());
// 得到该摘要
digesta = alga.digest();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
// 将摘要转为字符串
String rs = byte2hex(digesta);
return rs;
}
// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
* 创建密匙
*
* @param algorithm
* 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
* @return SecretKey 秘密（对称）密钥
*/
public SecretKey createSecretKey(String algorithm) {
// 声明KeyGenerator对象
KeyGenerator keygen;
// 声明 密钥对象
SecretKey deskey = null;
try {
// 返回生成指定算法的秘密密钥的 KeyGenerator 对象
keygen = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
// 生成一个密钥
deskey = keygen.generateKey();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
// 返回密匙
return deskey;
}
/**
* 根据密匙进行DES加密
*
* @param key
* 密匙
* @param info
* 要加密的信息
* @return String 加密后的信息
*/
public String encryptToDES(SecretKey key, String info) {
// 定义 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
String Algorithm = "DES";
// 加密随机数生成器 (RNG),(可以不写)
SecureRandom sr = new SecureRandom();
// 定义要生成的密文
byte[] cipherByte = null;
try {
// 得到加密/解密器
Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
// 用指定的密钥和模式初始化Cipher对象
// 参数:(ENCRYPT_MODE, DECRYPT_MODE, WRAP_MODE,UNWRAP_MODE)
c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, sr);
// 对要加密的内容进行编码处理,
cipherByte = c1.doFinal(info.getBytes());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// 返回密文的十六进制形式
return byte2hex(cipherByte);
}
/**
* 根据密匙进行DES解密
*
* @param key
* 密匙
* @param sInfo
* 要解密的密文
* @return String 返回解密后信息
*/
public String decryptByDES(SecretKey key, String sInfo) {
// 定义 加密算法,
String Algorithm = "DES";
// 加密随机数生成器 (RNG)
SecureRandom sr = new SecureRandom();
byte[] cipherByte = null;
try {
// 得到加密/解密器
Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
// 用指定的密钥和模式初始化Cipher对象
c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, sr);
// 对要解密的内容进行编码处理
cipherByte = c1.doFinal(hex2byte(sInfo));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// return byte2hex(cipherByte);
return new String(cipherByte);
}
// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
* 创建密匙组，并将公匙，私匙放入到指定文件中
*
* 默认放入mykeys.bat文件中
*/
public void createPairKey() {
try {
// 根据特定的算法一个密钥对生成器
KeyPairGenerator keygen = KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
// 加密随机数生成器 (RNG)
SecureRandom random = new SecureRandom();
// 重新设置此随机对象的种子
random.setSeed(1000);
// 使用给定的随机源（和默认的参数集合）初始化确定密钥大小的密钥对生成器
keygen.initialize(512, random);// keygen.initialize(512);
// 生成密钥组
KeyPair keys = keygen.generateKeyPair();
// 得到公匙
PublicKey pubkey = keys.getPublic();
// 得到私匙
PrivateKey prikey = keys.getPrivate();
// 将公匙私匙写入到文件当中
doObjToFile("mykeys.bat", new Object[] { prikey, pubkey });
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 利用私匙对信息进行签名 把签名后的信息放入到指定的文件中
*
* @param info
* 要签名的信息
* @param signfile
* 存入的文件
*/
public void signToInfo(String info, String signfile) {
// 从文件当中读取私匙
PrivateKey myprikey = (PrivateKey) getObjFromFile("mykeys.bat", 1);
// 从文件中读取公匙
PublicKey mypubkey = (PublicKey) getObjFromFile("mykeys.bat", 2);
try {
// Signature 对象可用来生成和验证数字签名
Signature signet = Signature.getInstance("DSA");
// 初始化签署签名的私钥
signet.initSign(myprikey);
// 更新要由字节签名或验证的数据
signet.update(info.getBytes());
// 签署或验证所有更新字节的签名，返回签名
byte[] signed = signet.sign();
// 将数字签名,公匙,信息放入文件中
doObjToFile(signfile, new Object[] { signed, mypubkey, info });
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 读取数字签名文件 根据公匙，签名，信息验证信息的合法性
*
* @return true 验证成功 false 验证失败
*/
public boolean validateSign(String signfile) {
// 读取公匙
PublicKey mypubkey = (PublicKey) getObjFromFile(signfile, 2);
// 读取签名
byte[] signed = (byte[]) getObjFromFile(signfile, 1);
// 读取信息
String info = (String) getObjFromFile(signfile, 3);
try {
// 初始一个Signature对象,并用公钥和签名进行验证
Signature signetcheck = Signature.getInstance("DSA");
// 初始化验证签名的公钥
signetcheck.initVerify(mypubkey);
// 使用指定的 byte 数组更新要签名或验证的数据
signetcheck.update(info.getBytes());
System.out.println(info);
// 验证传入的签名
return signetcheck.verify(signed);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return false;
}
}
/**
* 将二进制转化为16进制字符串
*
* @param b
* 二进制字节数组
* @return String
*/
public String byte2hex(byte[] b) {
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;
}
}
return hs.toUpperCase();
}
/**
* 十六进制字符串转化为2进制
*
* @param hex
* @return
*/
public byte[] hex2byte(String hex) {
byte[] ret = new byte[8];
byte[] tmp = hex.getBytes();
for (int i = 0; i < 8; i++) {
ret[i] = uniteBytes(tmp[i * 2], tmp[i * 2 + 1]);
}
return ret;
}
/**
* 将两个ASCII字符合成一个字节； 如："EF"--> 0xEF
*
* @param src0
* byte
* @param src1
* byte
* @return byte
*/
public static byte uniteBytes(byte src0, byte src1) {
byte _b0 = Byte.decode("0x" + new String(new byte[] { src0 }))
.byteValue();
_b0 = (byte) (_b0 << 4);
byte _b1 = Byte.decode("0x" + new String(new byte[] { src1 }))
.byteValue();
byte ret = (byte) (_b0 ^ _b1);
return ret;
}
/**
* 将指定的对象写入指定的文件
*
* @param file
* 指定写入的文件
* @param objs
* 要写入的对象
*/
public void doObjToFile(String file, Object[] objs) {
ObjectOutputStream oos = null;
try {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
oos = new ObjectOutputStream(fos);
for (int i = 0; i < objs.length; i++) {
oos.writeObject(objs[i]);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
oos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 返回在文件中指定位置的对象
*
* @param file
* 指定的文件
* @param i
* 从1开始
* @return
*/
public Object getObjFromFile(String file, int i) {
ObjectInputStream ois = null;
Object obj = null;
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
ois = new ObjectInputStream(fis);
for (int j = 0; j < i; j++) {
obj = ois.readObject();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return obj;
}
/**
* 测试
*
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
CryptUtil jiami = new CryptUtil();
// 执行MD5加密"Hello world!"
System.out.println("Hello经过MD5:" + jiami.encryptToMD5("Hello"));
// 生成一个DES算法的密匙
SecretKey key = jiami.createSecretKey("DES");
// 用密匙加密信息"Hello world!"
String str1 = jiami.encryptToDES(key, "Hello");
System.out.println("使用des加密信息Hello为:" + str1);
// 使用这个密匙解密
String str2 = jiami.decryptByDES(key, str1);
System.out.println("解密后为：" + str2);
// 创建公匙和私匙
jiami.createPairKey();
// 对Hello world!使用私匙进行签名
jiami.signToInfo("Hello", "mysign.bat");
// 利用公匙对签名进行验证。
if (jiami.validateSign("mysign.bat")) {
System.out.println("Success!");
} else {
System.out.println("Fail!");
}
}
}