Java-数据加解密实现
序言
注意：强烈建议阅读本文之前，先行阅读下面这篇文章，建立对密码学技术体系的整体认知：
https://blog.csdn.net/weixin_39190897/article/details/82223408
先来一个故事（可粗略理解 数字签名、散列函数、证书机构、非对称加密、公私密钥 等密码学技术的应用）~
假如A授权B的一段代码dmk可以访问A的系统，一个坏蛋C也想要访问A的系统做一些坏事，但是C没有的到A的授权，那么A怎么知道dmk就是dmk呢，是这样做的B通过dmk生成一个散列值，然后将这个散列值追加到代码尾部传送给A，A拿到这个信息后将代码和散列分开，然后A用和B相同的算法也计算出散列值，用计算出的散列值和B传过来的散列值比较如果相等就证明这段代码是dmk。现在坏蛋要和B斗志斗勇了！！！
解密过程：
好戏开始~
加密技术
加密技术大体上分为 双向加密 和 单向加密 ，而双向加密又分为 对称加密 和非对称加密(有些资料将加密直接分为对称加密和非对称加密)。
双向加密即明文加密后形成的密文，可以通过逆向算法还原出明文。而单向加密只是对信息进行了摘要计算，不能通过算法逆向生成明文。
单向加密技术采用单向散列函数（或称为哈希(Hash)函数/散列函数），可将任意长度的消息散列形成固定长度的散列值（即消息摘要），用于被用户私钥加密后生成数字签名，保证数据的完整性和不可否认性。
单向加密从严格意思上说不能算是加密的一种，而只是摘要算法，常见的单向加密技术有BASE64(一种编码形式)、MD5、SHA、HMAC(消息认证码)。
双向加密技术可以分为 对称加密 与 非对称加密 两种。
y
（1）对称加密：即加密与解密用的是同一把秘钥，常用的对称加密技术有DES、AES等。
（2）非对称加密：加密与解密用的是不同的秘钥，常用的非对称加密技术有RSA等。为什么要有非对称加密、解密技术呢？
假设这样一种场景A要发送一段消息给B，但是又不想以明文发送,所以就需要对消息进行加密。如果采用对称加密技术，那么加密与解密用的是同一把秘钥。除非B事先就知道A的秘钥,并且保存好，这样才可以解密A发来的消息。
由于对称技术只有一把秘钥，所以秘钥的管理是一个很麻烦的问题。而非对称技术的诞生就解决了这个问题。非对称加密与解密使用的是不同的秘钥，并且秘钥对是一一对应的,即用A的私钥加密的密文只有用A的公钥才能解密。
这样的话，每个人都有两把秘钥，私钥和公钥，私钥是只有自己才知道的，不能告诉别人，而公钥是公开的，大家都可以知道。这样，当A想要发送消息给B的时候，只需要用B的公钥对消息进行加密就可以了，由于B的私钥只有B才拥有，所以A用B的公钥加密的消息只有B才能解开。而B想更换自己的密钥时也很方便，只须把公钥告诉大家就可以了。
那么，既然非对称加密如此之好，对称加密就没有存在的必要了啊，其实不然，由于非对称加密算法的开销很大，所以如果直接以非对称技术来加密发送的消息效率会很差。那么怎么办呢？解决的办法也很简单，就是把对称加密技术与非对称加密技术结合起来使用。
举个例子：
假如A要发送一个消息给B，对于发送方的A：
(1) A先生成一个对称秘钥,这个秘钥可以是随机生成的;
(2) A用B的公钥加密第一步生成的这个对称秘钥;
(3) A把加密过的对称秘钥发给B;
(4) A用第一步生成的这个对称秘钥加密实际要发的消息;
(5) A把用对称秘钥加密的消息发给B.对于接收方B:
（1）他先收到A发来的对称秘钥,这个秘钥是用B的公钥加密过的,所以B需要用自己的私钥来解密这个秘钥
（2）然后B又收到A发来的密文,这时候用刚才解密出来的秘钥来解密密文这样子的整个过程既保证了安全,又保证了效率.
Java 对称加密
采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。
需要对加密和解密使用相同密钥的加密算法。由于其速度，对称性加密通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。
对称加密一般java类中中定义成员：
//KeyGenerator 提供对称密钥生成器的功能，支持各种算法
private KeyGenerator keygen;
//SecretKey 负责保存对称密钥
private SecretKey deskey;
//Cipher负责完成加密或解密工作
private Cipher c;
//该字节数组负责保存加密的结果
private byte[] cipherByte;1、DES算法
DES是1977年美国联邦信息处理标准中使用的一种对称密码技术，曾今被美国和其他国家政府银行使用。
不过现在已被暴力破解，不再安全可靠，我们除了用它解密以前的密文外，已不再使用DES了。
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.Security;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
public class EncrypDES {
//KeyGenerator 提供对称密钥生成器的功能，支持各种算法
private KeyGenerator keygen;
//SecretKey 负责保存对称密钥
private SecretKey deskey;
//Cipher负责完成加密或解密工作
private Cipher c;
//该字节数组负责保存加密的结果
private byte[] cipherByte;
/**
* 构造函数，完成所需变量的初始化
*/
public EncrypDES() throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException{
//实例化支持DES算法的密钥生成器(算法名称命名需按规定，否则抛出异常)
keygen = KeyGenerator.getInstance("DES");
//生成密钥
deskey = keygen.generateKey();
//生成Cipher对象,指定其支持的DES算法
c = Cipher.getInstance("DES");
}
/**
* 对字符串加密
*/
public byte[] Encrytor(String str) throws InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 根据密钥，对Cipher对象进行初始化，ENCRYPT_MODE表示加密模式
c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);
byte[] src = str.getBytes();
// 加密，结果保存进cipherByte
cipherByte = c.doFinal(src);
return cipherByte;
}
/**
* 对字符串解密
*/
public byte[] Decryptor(byte[] buff) throws InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 根据密钥，对Cipher对象进行初始化，DECRYPT_MODE表示加密模式
c.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey);
cipherByte = c.doFinal(buff);
return cipherByte;
}
/**
* 主函数，执行加解密测试
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
EncrypDES de1 = new EncrypDES();
String msg ="You are not alone.";
byte[] encontent = de1.Encrytor(msg);
byte[] decontent = de1.Decryptor(encontent);
System.out.println("明文是:" + msg);
System.out.println("加密后:" + new String(encontent));
System.out.println("解密后:" + new String(decontent));
}
}执行结果：
明文是:You are not alone.
加密后:�����e�]r�.��@:ak��d
解密后:You are not alone.2、3DES
数据加密标准（DES）是美国的一种由来已久的加密标准，它使用对称密钥加密法.。比起最初的DES，3DES更为安全。3DES是DES加密算法的一种模式，它使用3条56位的密钥对3DES数据进行三次加密。 其具体实现如下：
设Ek()和Dk()代表DES算法的加密和解密过程，K代表DES算法使用的密钥，P代表明文，C代表密文，这样，
3DES加密过程为：C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))
3DES解密过程为：P=Dk1((EK2(Dk3(C))) Java代码：
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.Security;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
public class EncrypDES3 {
// KeyGenerator 提供对称密钥生成器的功能，支持各种算法
private KeyGenerator keygen;
// SecretKey 负责保存对称密钥
private SecretKey deskey;
// Cipher负责完成加密或解密工作
private Cipher c;
// 该字节数组负责保存加密的结果
private byte[] cipherByte;
public EncrypDES3() throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException {
// 实例化支持DES算法的密钥生成器(算法名称命名需按规定，否则抛出异常)
keygen = KeyGenerator.getInstance("DESede");
// 生成密钥
deskey = keygen.generateKey();
// 生成Cipher对象,指定其支持的DES算法
c = Cipher.getInstance("DESede");
}
/**
* 对字符串加密
*/
public byte[] Encrytor(String str) throws InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 根据密钥，对Cipher对象进行初始化，ENCRYPT_MODE表示加密模式
c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);
byte[] src = str.getBytes();
// 加密，结果保存进cipherByte
cipherByte = c.doFinal(src);
return cipherByte;
}
/**
* 对字符串解密
*/
public byte[] Decryptor(byte[] buff) throws InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 根据密钥，对Cipher对象进行初始化，DECRYPT_MODE表示加密模式
c.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey);
cipherByte = c.doFinal(buff);
return cipherByte;
}
/**
* 主函数
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
EncrypDES3 des = new EncrypDES3();
String msg ="You are not alone.";
byte[] encontent = des.Encrytor(msg);
byte[] decontent = des.Decryptor(encontent);
System.out.println("明文是:" + msg);
System.out.println("加密后:" + new String(encontent));
System.out.println("解密后:" + new String(decontent));
}
}3、AES
AES密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称 高级加密标准Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.Security;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
public class EncrypAES {
//KeyGenerator 提供对称密钥生成器的功能，支持各种算法
private KeyGenerator keygen;
//SecretKey 负责保存对称密钥
private SecretKey deskey;
//Cipher负责完成加密或解密工作
private Cipher c;
//该字节数组负责保存加密的结果
private byte[] cipherByte;
public EncrypAES() throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException{
Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
//实例化支持DES算法的密钥生成器(算法名称命名需按规定，否则抛出异常)
keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");
//生成密钥
deskey = keygen.generateKey();
//生成Cipher对象,指定其支持的DES算法
c = Cipher.getInstance("AES");
}
/**
* 对字符串加密
*/
public byte[] Encrytor(String str) throws InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 根据密钥，对Cipher对象进行初始化，ENCRYPT_MODE表示加密模式
c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);
byte[] src = str.getBytes();
// 加密，结果保存进cipherByte
cipherByte = c.doFinal(src);
return cipherByte;
}
/**
* 对字符串解密
*/
public byte[] Decryptor(byte[] buff) throws InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 根据密钥，对Cipher对象进行初始化，DECRYPT_MODE表示加密模式
c.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey);
cipherByte = c.doFinal(buff);
return cipherByte;
}
/**
* 主函数
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
EncrypAES de1 = new EncrypAES();
String msg ="You are not alone.";
byte[] encontent = de1.Encrytor(msg);
byte[] decontent = de1.Decryptor(encontent);
System.out.println("明文是:" + msg);
System.out.println("加密后:" + new String(encontent));
System.out.println("解密后:" + new String(decontent));
}
}Java 非对称加密
1976年，美国学者Dime和Henman为解决信息公开传送和密钥管理问题，提出一种新的密钥交换协议，允许在不安全的媒体上的通讯双方交换信息，安全地达成一致的密钥，这就是“公开密钥系统”。相对于“对称加密算法”这种方法也叫做“非对称加密算法”。 与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥 （privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。
RSA
RSA 公钥加密算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamirh和LenAdleman在（美国麻省理工学院）开发的。RSA取名来自开发他们三者的名字。RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
public class EncrypRSA {
/**
* 加密
*/
protected byte[] encrypt(RSAPublicKey publicKey,byte[] srcBytes) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException{
if(publicKey!=null){
//Cipher负责完成加密或解密工作，基于RSA
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
//根据公钥，对Cipher对象进行初始化
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] resultBytes = cipher.doFinal(srcBytes);
return resultBytes;
}
return null;
}
/**
* 解密
*/
protected byte[] decrypt(RSAPrivateKey privateKey,byte[] srcBytes) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException{
if(privateKey!=null){
//Cipher负责完成加密或解密工作，基于RSA
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
//根据公钥，对Cipher对象进行初始化
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] resultBytes = cipher.doFinal(srcBytes);
return resultBytes;
}
return null;
}
/**
* 主函数
*/
public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
EncrypRSA rsa = new EncrypRSA();
String msg = "You are not alone.";
//KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对，基于RSA算法生成对象
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
//初始化密钥对生成器，密钥大小为1024位
keyPairGen.initialize(1024);
//生成一个密钥对，保存在keyPair中
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
//得到私钥
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey)keyPair.getPrivate();
//得到公钥
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey)keyPair.getPublic();
//用公钥加密
byte[] srcBytes = msg.getBytes();
byte[] resultBytes = rsa.encrypt(publicKey, srcBytes);
//用私钥解密
byte[] decBytes = rsa.decrypt(privateKey, resultBytes);
System.out.println("明文是:" + msg);
System.out.println("加密后是:" + new String(resultBytes));
System.out.println("解密后是:" + new String(decBytes));
}
}运行结果：
明文是:You are not alone.
加密后是:C��n�?�ק����R�`��Z�Y�No�x�y�8&2�J��y:;�a�A]v����2ߝK�7�m�\�%
解密后是:You are not alone.Java 单向加密(信息摘要)
Java一般需要获取对象MessageDigest来实现单项加密(信息摘要)。
1、MD5
MD5 即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法 5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。MD5的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被”压缩”成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串）。除了MD5以外，其中比较有名的还有sha-1、RIPEMD以及Haval等。
Java代码：
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
public class EncrypMD5 {
public byte[] eccrypt(String info) throws NoSuchAlgorithmException{
//根据MD5算法生成MessageDigest对象
MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] srcBytes = info.getBytes();
//使用srcBytes更新摘要
md5.update(srcBytes);
//完成哈希计算，得到result
byte[] resultBytes = md5.digest();
return resultBytes;
}
public static void main(String args[]) throws NoSuchAlgorithmException{
String msg = "You are not alone.";
EncrypMD5 md5 = new EncrypMD5();
byte[] resultBytes = md5.eccrypt(msg);
System.out.println("密文是：" + new String(resultBytes));
System.out.println("明文是：" + msg);
}
}运行结果：
密文是：(!� ,D� ��⸎�
明文是：You are not alone.2、SHA
SHA 是一种数据加密算法，该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，现在已成为公认的最安全的散列算法之一，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说时对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。
Java代码：
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
public class EncrypSHA {
public byte[] eccrypt(String info) throws NoSuchAlgorithmException{
MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("SHA");
byte[] srcBytes = info.getBytes();
//使用srcBytes更新摘要
md5.update(srcBytes);
//完成哈希计算，得到result
byte[] resultBytes = md5.digest();
return resultBytes;
}
/**
* @param args
* @throws NoSuchAlgorithmException
*/
public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
String msg = "You are not alone.";
EncrypSHA sha = new EncrypSHA();
byte[] resultBytes = sha.eccrypt(msg);
System.out.println("明文是：" + msg);
System.out.println("密文是：" + new String(resultBytes));
}
}运行结果：
明文是：You are not alone.
密文是：�bJ�q����X=�����MySql 加解密函数
MySQL有两个函数来支持这种类型的加密，分别叫做ENCODE()和DECODE()。
下面是一个简单的实例：
Mysql代码
mysql> INSERT INTO users (username,password) VALUES ('joe',ENCODE('guessme','abr'));
Query OK， 1 row affected （0.14 sec）其中，Joe的密码是guessme，它通过密钥abr被加密。
提示：虽然ENCODE()和DECODE()这两个函数能够满足大多数的要求，但是有的时候您希望使用强度更高的加密手段。在这种情况下，您可以使用AES_ENCRYPT()和AES_DECRYPT()函数，它们的工作方式是相同的，但是加密强度更高。
单向加密与双向加密不同，一旦数据被加密就没有办法颠倒这一过程。因此密码的验证包括对用户输入内容的重新加密，并将它与保存的密文进行比对，看是否匹配。
一种简单的单向加密方式是MD5校验码。MySQL的MD5（）函数会为您的数据创建一个“指纹”并将它保存起来，供验证测试使用。下面就是如何使用它的一个简单例子：
Mysql代码：
mysql> INSERT INTO users (username,password) VALUES ('joe',MD5('guessme'));
Query OK， 1 row affected （0.00 sec）或者，您考虑一下使用ENCRYPT（）函数，它使用系统底层的crypt（）系统调用来完成加密。这个函数有两个参数：一个是要被加密的字符串，另一个是双（或者多）字符的“salt”。它然后会用salt加密字符串；这个salt然后可以被用来再次加密用户输入的内容，并将它与先前加密的字符串进行比对。下面一个例子说明了如何使用它：
Mysql代码：
mysql> INSERT INTO users (username,password) VALUES('joe'， ENCRYPT('guessme','ab'));
Query OK， 1 row affected （0.00 sec）提示：ENCRYPT()只能用在UNIX、LINIX系统上，因为它需要用到底层的crypt()库。