java对称加密与非对称加密
java对称加密与非对称加密
加密方式大致分为两种，对称加密和非对称加密。对称加密是最快速、最简单的一种加密方式，加密（encryption）与解密（decryption）用的是同样的密钥（secret key）。非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法，它使用了一对密钥，公钥（public key）和私钥（private key）。私钥只能由一方安全保管，不能外泄，而公钥则可以发给任何请求它的人。因此安全性大大提高。
对称加密
所谓对称加密算法即：加密和解密使用相同密钥的算法。常见的有DES、3DES、AES、PBE等加密算法，这几种算法安全性依次是逐渐增强的。
DES加密
DES是一种对称加密算法，是一种非常简便的加密算法，但是密钥长度比较短。DES加密算法出自IBM的研究，后来被美国政府正式采用，之后开始广泛流传，但是近些年使用越来越少，因为DES使用56位密钥，以现代计算能力，24小时内即可被破解。虽然如此，在某些简单应用中，我们还是可以使用DES加密算法.简单的DES加密算法实现：
public class DESUtil {
private static final String KEY_ALGORITHM = "DES";
private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "DES/ECB/PKCS5Padding";//默认的加密算法
/**
* DES 加密操作
*
* @param content 待加密内容
* @param key 加密密钥
* @return 返回Base64转码后的加密数据
*/
public static String encrypt(String content, String key) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);// 创建密码器
byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey(key));// 初始化为加密模式的密码器
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);// 加密
return Base64.encodeBase64String(result);//通过Base64转码返回
} catch (Exception ex) {
Logger.getLogger(DESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
/**
* DES 解密操作
*
* @param content
* @param key
* @return
*/
public static String decrypt(String content, String key) {
try {
//实例化
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
//使用密钥初始化，设置为解密模式
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getSecretKey(key));
//执行操作
byte[] result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));
return new String(result, "utf-8");
} catch (Exception ex) {
Logger.getLogger(DESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
/**
* 生成加密秘钥
*
* @return
*/
private static SecretKeySpec getSecretKey(final String key) {
//返回生成指定算法密钥生成器的 KeyGenerator 对象
KeyGenerator kg = null;
try {
kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//DES 要求密钥长度为 56
kg.init(56, new SecureRandom(key.getBytes()));
//生成一个密钥
SecretKey secretKey = kg.generateKey();
return new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), KEY_ALGORITHM);// 转换为DES专用密钥
} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
Logger.getLogger(DESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
String content = "hello,您好";
String key = "sde@5f98H*^hsff%dfs$r344&df8543*er";
System.out.println("content:" + content);
String s1 = DESUtil.encrypt(content, key);
System.out.println("s1:" + s1);
System.out.println("s2:"+ DESUtil.decrypt(s1, key));
}
}3DES加密
3DES是一种对称加密算法，在 DES 的基础上，使用三重数据加密算法，对数据进行加密，它相当于是对每个数据块应用三次 DES 加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版 DES 密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES 即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加 DES 的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法这样来说，破解的概率就小了很多。缺点由于使用了三重数据加密算法，可能会比较耗性能。简单的3DES加密算法实现：
public class TripDESUtil {
private static final String KEY_ALGORITHM = "DESede";
private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "DESede/ECB/PKCS5Padding";//默认的加密算法
/**
* DESede 加密操作
*
* @param content 待加密内容
* @param key 加密密钥
* @return 返回Base64转码后的加密数据
*/
public static String encrypt(String content, String key) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);// 创建密码器
byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey(key));// 初始化为加密模式的密码器
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);// 加密
return Base64.encodeBase64String(result);//通过Base64转码返回
} catch (Exception ex) {
Logger.getLogger(TripDESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
/**
* DESede 解密操作
*
* @param content
* @param key
* @return
*/
public static String decrypt(String content, String key) {
try {
//实例化
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
//使用密钥初始化，设置为解密模式
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getSecretKey(key));
//执行操作
byte[] result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));
return new String(result, "utf-8");
} catch (Exception ex) {
Logger.getLogger(TripDESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
/**
* 生成加密秘钥
*
* @return
*/
private static SecretKeySpec getSecretKey(final String key) {
//返回生成指定算法密钥生成器的 KeyGenerator 对象
KeyGenerator kg = null;
try {
kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//DESede
kg.init(new SecureRandom(key.getBytes()));
//生成一个密钥
SecretKey secretKey = kg.generateKey();
return new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), KEY_ALGORITHM);// 转换为DESede专用密钥
} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
Logger.getLogger(TripDESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
String content = "hello,您好";
String key = "sde@5f98H*^hsff%dfs$r344&df8543*er";
System.out.println("content:" + content);
String s1 = TripDESUtil.encrypt(content, key);
System.out.println("s1:" + s1);
System.out.println("s2:"+ TripDESUtil.decrypt(s1, key));
}
}AES加密
AES是一种对称加密算法，在 DES 的基础上，使用三重数据加密算法，对数据进行加密，它相当于是对每个数据块应用三次 DES 加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版 DES 密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES 即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加 DES 的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法这样来说，破解的概率就小了很多。缺点由于使用了三重数据加密算法，可能会比较耗性能。简单的AES加密算法实现：
public class AESUtil {
private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";//默认的加密算法
/**
* AES 加密操作
*
* @param content 待加密内容
* @param key 加密密钥
* @return 返回Base64转码后的加密数据
*/
public static String encrypt(String content, String key) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);// 创建密码器
byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey(key));// 初始化为加密模式的密码器
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);// 加密
return Base64.encodeBase64String(result);//通过Base64转码返回
} catch (Exception ex) {
Logger.getLogger(AESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
/**
* AES 解密操作
*
* @param content
* @param key
* @return
*/
public static String decrypt(String content, String key) {
try {
//实例化
Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);
//使用密钥初始化，设置为解密模式
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getSecretKey(key));
//执行操作
byte[] result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));
return new String(result, "utf-8");
} catch (Exception ex) {
Logger.getLogger(AESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
/**
* 生成加密秘钥
*
* @return
*/
private static SecretKeySpec getSecretKey(final String key) {
//返回生成指定算法密钥生成器的 KeyGenerator 对象
KeyGenerator kg = null;
try {
kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//AES 要求密钥长度为 128
kg.init(128, new SecureRandom(key.getBytes()));
//生成一个密钥
SecretKey secretKey = kg.generateKey();
return new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), KEY_ALGORITHM);// 转换为AES专用密钥
} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
Logger.getLogger(AESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
String content = "hello,您好";
String key = "sde@5f98H*^hsff%dfs$r344&df8543*er";
System.out.println("content:" + content);
String s1 = AESUtil.encrypt(content, key);
System.out.println("s1:" + s1);
System.out.println("s2:"+AESUtil.decrypt(s1, key));
}
}
非对称加密
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。一般公钥是公开的，私钥是自己保存。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。安全性相对对称加密来说更高，是一种高级加密方式。
RSA加密
RSA是一种非对称加密算法.RSA有两个密钥，一个是公开的，称为公开密钥；一个是私密的，称为私密密钥。公开密钥是对大众公开的，私密密钥是服务器私有的，两者不能互推得出。用公开密钥对数据进行加密，私密密钥可解密；私密密钥对数据加密，公开密钥可解密。速度较对称加密慢。简单的RSA加密算法实现：
/**
*
* RSA公钥/私钥/签名工具包
*
*
* 罗纳德·李维斯特（Ron [R]ivest）、阿迪·萨莫尔（Adi [S]hamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard [A]dleman）
*
*
* 字符串格式的密钥在未在特殊说明情况下都为BASE64编码格式
* 由于非对称加密速度极其缓慢，一般文件不使用它来加密而是使用对称加密，
* 非对称加密算法可以用来对对称加密的密钥加密，这样保证密钥的安全也就保证了数据的安全
*
*
* @author IceWee
* @date 2012-4-26
* @version 1.0
*/
public class RSAUtils {
/**
* 加密算法RSA
*/
public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
/**
* 签名算法
*/
public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";
/**
* 获取公钥的key
*/
private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";
/**
* 获取私钥的key
*/
private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";
/**
* RSA最大加密明文大小
*/
private static final int MAX_ENCRYPT_BLOCK = 117;
/**
* RSA最大解密密文大小
*/
private static final int MAX_DECRYPT_BLOCK = 128;
/**
*
* 生成密钥对(公钥和私钥)
*
*
* @return
* @throws Exception
*/
public static Map genKeyPair() throws Exception {
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
keyPairGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
Map keyMap = new HashMap(2);
keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
return keyMap;
}
/**
*
* 用私钥对信息生成数字签名
*
*
* @param data 已加密数据
* @param privateKey 私钥(BASE64编码)
*
* @return
* @throws Exception
*/
public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {
byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(privateKey);
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
PrivateKey privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
signature.initSign(privateK);
signature.update(data);
return Base64Utils.encode(signature.sign());
}
/**
*
* 校验数字签名
*
*
* @param data 已加密数据
* @param publicKey 公钥(BASE64编码)
* @param sign 数字签名
*
* @return
* @throws Exception
*
*/
public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)
throws Exception {
byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(publicKey);
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
PublicKey publicK = keyFactory.generatePublic(keySpec);
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
signature.initVerify(publicK);
signature.update(data);
return signature.verify(Base64Utils.decode(sign));
}
/**
*
* 私钥解密
*
*
* @param encryptedData 已加密数据
* @param privateKey 私钥(BASE64编码)
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encryptedData, String privateKey)
throws Exception {
byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(privateKey);
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
Key privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateK);
int inputLen = encryptedData.length;
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
int offSet = 0;
byte[] cache;
int i = 0;
// 对数据分段解密
while (inputLen - offSet > 0) {
if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) {
cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK);
} else {
cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
}
out.write(cache, 0, cache.length);
i++;
offSet = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;
}
byte[] decryptedData = out.toByteArray();
out.close();
return decryptedData;
}
/**
*
* 公钥解密
*
*
* @param encryptedData 已加密数据
* @param publicKey 公钥(BASE64编码)
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] encryptedData, String publicKey)
throws Exception {
byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(publicKey);
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
Key publicK = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicK);
int inputLen = encryptedData.length;
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
int offSet = 0;
byte[] cache;
int i = 0;
// 对数据分段解密
while (inputLen - offSet > 0) {
if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) {
cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK);
} else {
cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
}
out.write(cache, 0, cache.length);
i++;
offSet = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;
}
byte[] decryptedData = out.toByteArray();
out.close();
return decryptedData;
}
/**
*
* 公钥加密
*
*
* @param data 源数据
* @param publicKey 公钥(BASE64编码)
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String publicKey)
throws Exception {
byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(publicKey);
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
Key publicK = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
// 对数据加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicK);
int inputLen = data.length;
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
int offSet = 0;
byte[] cache;
int i = 0;
// 对数据分段加密
while (inputLen - offSet > 0) {
if (inputLen - offSet > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {
cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_ENCRYPT_BLOCK);
} else {
cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
}
out.write(cache, 0, cache.length);
i++;
offSet = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;
}
byte[] encryptedData = out.toByteArray();
out.close();
return encryptedData;
}
/**
*
* 私钥加密
*
*
* @param data 源数据
* @param privateKey 私钥(BASE64编码)
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String privateKey)
throws Exception {
byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(privateKey);
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
Key privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateK);
int inputLen = data.length;
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
int offSet = 0;
byte[] cache;
int i = 0;
// 对数据分段加密
while (inputLen - offSet > 0) {
if (inputLen - offSet > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {
cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_ENCRYPT_BLOCK);
} else {
cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
}
out.write(cache, 0, cache.length);
i++;
offSet = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;
}
byte[] encryptedData = out.toByteArray();
out.close();
return encryptedData;
}
/**
*
* 获取私钥
*
*
* @param keyMap 密钥对
* @return
* @throws Exception
*/
public static String getPrivateKey(Map keyMap)
throws Exception {
Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
return Base64Utils.encode(key.getEncoded());
}
/**
*
* 获取公钥
*
*
* @param keyMap 密钥对
* @return
* @throws Exception
*/
public static String getPublicKey(Map keyMap)
throws Exception {
Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
return Base64Utils.encode(key.getEncoded());
}
} public class Base64Utils {
/**
* 文件读取缓冲区大小
*/
private static final int CACHE_SIZE = 1024;
/**
*
* BASE64字符串解码为二进制数据
*
*
* @param base64
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] decode(String base64) throws Exception {
return Base64.decode(base64.getBytes());
}
/**
*
* 二进制数据编码为BASE64字符串
*
*
* @param bytes
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encode(byte[] bytes) throws Exception {
return new String(Base64.encode(bytes));
}
/**
*
* 将文件编码为BASE64字符串
*
*
* 大文件慎用，可能会导致内存溢出
*
*
* @param filePath
* 文件绝对路径
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encodeFile(String filePath) throws Exception {
byte[] bytes = fileToByte(filePath);
return encode(bytes);
}
/**
*
* BASE64字符串转回文件
*
*
* @param filePath
* 文件绝对路径
* @param base64
* 编码字符串
* @throws Exception
*/
public static void decodeToFile(String filePath, String base64) throws Exception {
byte[] bytes = decode(base64);
byteArrayToFile(bytes, filePath);
}
/**
*
* 文件转换为二进制数组
*
*
* @param filePath
* 文件路径
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] fileToByte(String filePath) throws Exception {
byte[] data = new byte[0];
File file = new File(filePath);
if (file.exists()) {
FileInputStream in = new FileInputStream(file);
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(2048);
byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
int nRead = 0;
while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
out.write(cache, 0, nRead);
out.flush();
}
out.close();
in.close();
data = out.toByteArray();
}
return data;
}
/**
*
* 二进制数据写文件
*
*
* @param bytes
* 二进制数据
* @param filePath
* 文件生成目录
*/
public static void byteArrayToFile(byte[] bytes, String filePath) throws Exception {
InputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
File destFile = new File(filePath);
if (!destFile.getParentFile().exists()) {
destFile.getParentFile().mkdirs();
}
destFile.createNewFile();
OutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
int nRead = 0;
while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
out.write(cache, 0, nRead);
out.flush();
}
out.close();
in.close();
}
}