浅谈几种常见的加密算法

下面所有代码都是基于 jdk8

所有基于Apache的实现都需要引入下面这个包：

<dependency>
    <groupId>commons-codecgroupId>
    <artifactId>commons-codecartifactId>
    <version>1.11version>
dependency>

一、编码格式 （这个按道理来讲是算不上加密的，但是比较常用）

编码格式算法

二、消息摘要算法 （这个按道理来讲是算不上加密的，但是比较常用）

消息摘要算法

基于上面的 编码格式算法 和 消息摘要算法 写了一个基础加密工具，对称加密 和 非对称加密有单独的工具类，往下看就知道了。

package com.blog.www.util.coder.base;

import lombok.AccessLevel;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;
import org.apache.commons.codec.digest.HmacAlgorithms;
import org.apache.commons.codec.digest.HmacUtils;
import org.springframework.util.Base64Utils;

import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Objects;
import java.util.Random;

/**
 * 基础编码工具类
 * 

 * 包含以下几种加密：
 * 

 *     
Base64
 *     
URLEncoder、URLDecoder
 *     
MD5
 *     
MD5加随机盐
 *     
SHA
 *     
MAC
 * 
 * 

 * 注意： 

 * Base64加密可逆，一般用来编码信息发送，甚至可以把图片转换成字符串发送到前端显示。注意不要用来发送机密信息！ 

 * MD5、SHA、MAC这三种加密算法，是不可逆加密，我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。
 * 

 * 创建人：leigq 

 * 创建时间：2017年10月23日 下午10:39:06 

 */
@Slf4j
@NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PRIVATE)
public final class BaseCoderUtils {
	/* ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ BASE64 编码、解码 ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ */

	/**
	 * BASE64加密
	 * 

	 *
	 * @param binaryData 待加密二进制数据
	 * @return 加密后字符串
	 */
	public static String encryptBase64(final byte[] binaryData) {
		// 安卓自带实现，因为安卓用不了Apache的实现，所以只能用自带的实现。注意，Base64.CRLF才对应Apache的默认模式！
		// return Base64.encodeToString(key, Base64.CRLF);
		return Base64Utils.encodeToString(binaryData);
	}

	/**
	 * BASE64解密
	 * 

	 *
	 * @param base64String 加密后字符串
	 * @return 原始二进制数据
	 */
	public static byte[] decryptBase64(final String base64String) {
		// 安卓自带实现
		// return Base64.decode(key, Base64.CRLF);
		return Base64Utils.decodeFromString(base64String);
	}
	/* ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ BASE64 编码、解码 ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ */






	/* ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ URL 编码、解码  ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ */

	/**
	 * 将 URL 编码
	 */
	public static String encodeURL(final String data) {
		String target;
		try {
			target = URLEncoder.encode(data, StandardCharsets.UTF_8.name());
		} catch (Exception e) {
			log.error("编码出错！", e);
			throw new RuntimeException(e);
		}
		return target;
	}

	/**
	 * 将 URL 解码
	 */
	public static String decodeURL(final String data) {
		String target;
		try {
			target = URLDecoder.decode(data, StandardCharsets.UTF_8.name());
		} catch (Exception e) {
			log.error("解码出错！", e);
			throw new RuntimeException(e);
		}
		return target;
	}
	/* ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ URL 编码、解码  ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ */







	/* ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ MD5加密相关  ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ */

	/**
	 * MD5加密
	 *
	 * @param data
	 * @return 大写
	 */
	public static String encryptMD5(final byte[] data) {
		return DigestUtils.md5Hex(data).toUpperCase();
	}

	/**
	 * MD5加密，字符串到字符串
	 *
	 * @param data
	 * @return 大写
	 */
	public static String encryptMD5(final String data) {
		return encryptMD5(data.getBytes());
	}

	/**
	 * 3次MD5加密，字符串到字符串
	 *
	 * @param data
	 * @return 大写
	 */
	public static String encryptTriMD5(final String data) {
		int count = 3;
		String md5 = data;
		for (int i = 0; i < count; i++) {
			md5 = encryptMD5(md5);
		}
		return md5;
	}

	/**
	 * 生成含有随机盐的加密字符串
	 *
	 * @param data 待加密的字符
	 * @return 加密后的字符(含 16 位随机盐)，大写
	 */
	public static String encryptMD5WithRandomSalt(final String data) {
		return encryptMd5WithRandomSalt(data);
	}

	/**
	 * 校验密码是否正确
	 *
	 * @param data              待验证的字符(明文)
	 * @param md5StringWithSalt 加密后的字符(含 16 位随机盐)
	 * @return 验证结果
	 */
	public static boolean verifyMD5WithRandomSalt(final String data, final String md5StringWithSalt) {
		return verifyMd5WithRandomSalt(data, md5StringWithSalt);
	}
	/* ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ MD5加密相关  ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ */




	/* ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ SHA 加密 ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ */
	/**
	 * 默认使用 SHA-1 20字节 160位
	 * 其他还有：
	 * SHA-224 32字节 224位
	 * SHA-256 32字节 256位
	 * SHA-384 48字节 384位
	 * SHA-512 64字节 512位
	 * 由于它产生的数据摘要的长度更长，因此更难以发生碰撞，因此较之MD5更为安全，它是未来数据摘要算法的发展方向。
	 * 由于SHA系列算法的数据摘要长度较长，因此其运算速度与MD5相比，也相对较慢。
	 */
	/**
	 * SHA 加密
	 *
	 * @param data
	 * @return
	 */
	public static String encryptSHA(final byte[] data) {
		return DigestUtils.sha1Hex(data).toUpperCase();

	}

	/**
	 * SHA 加密，字符串到字符串 

	 * 

	 *
	 * @param data
	 * @return
	 */
	public static String encryptSHA(final String data) {
		return DigestUtils.sha1Hex(data).toUpperCase();
	}
	/* ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ SHA 加密 ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ */




	/* ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ MAC加密相关 ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ */
	/**
	 * 默认使用 HmacMD5 加密。
	 * 其他还有：
	 * HmacSHA1
	 * HmacSHA256
	 * HmacSHA384
	 * HmacSHA512
	 */
	/**
	 * 初始化 MAC 密钥
	 *
	 * @return MAC 密钥
	 * @throws NoSuchAlgorithmException
	 */
	public static String initMacKey() throws NoSuchAlgorithmException {
		KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(HmacAlgorithms.HMAC_MD5.getName());
		SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
		return encryptBase64(secretKey.getEncoded());
	}

	/**
	 * MAC 加密
	 *
	 * @param data 待加密数据
	 * @param key  密钥，可用 initMacKey() 方法生成，也可自定义
	 * @return 加密后数据
	 */
	public static String encryptHMAC(final byte[] data, final String key) {
		HmacUtils hmacMd5 = new HmacUtils(HmacAlgorithms.HMAC_MD5, key);
		return hmacMd5.hmacHex(data).toUpperCase();
	}
	/* ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ MAC加密相关 ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ */


	/**
	 * 生成含有随机盐的加密字符串
	 *
	 * @param data 待加密的字符
	 * @return 加密后的字符(含 16 位随机盐)，大写
	 */
	private static String encryptMd5WithRandomSalt(String data) {
		Random r = new Random();
		StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
		sb.append(r.nextInt(99999999))
				.append(r.nextInt(99999999));
		int len = sb.length();
		if (len < 16) {
			for (int i = 0; i < 16 - len; i++) {
				sb.append("0");
			}
		}
		String salt = sb.toString();
		String md5WithSaltStr = DigestUtils.md5Hex(data + salt);
		char[] cs = new char[48];
		for (int i = 0; i < 48; i += 3) {
			cs[i] = md5WithSaltStr.charAt(i / 3 * 2);
			char c = salt.charAt(i / 3);
			cs[i + 1] = c;
			cs[i + 2] = md5WithSaltStr.charAt(i / 3 * 2 + 1);
		}
		return new String(cs).toUpperCase();
	}

	/**
	 * 校验密码是否正确
	 *
	 * @param data                    待验证的字符(明文)
	 * @param md5StrContainRandomSalt 加密后的字符(含 16 位随机盐)
	 * @return 验证结果
	 */
	private static boolean verifyMd5WithRandomSalt(String data, String md5StrContainRandomSalt) {
		// 32 位加密字符（不含盐）
		char[] cs1 = new char[32];
		// 16 位的随机盐
		char[] cs2 = new char[16];
		for (int i = 0; i < 48; i += 3) {
			cs1[i / 3 * 2] = md5StrContainRandomSalt.charAt(i);
			cs1[i / 3 * 2 + 1] = md5StrContainRandomSalt.charAt(i + 2);
			cs2[i / 3] = md5StrContainRandomSalt.charAt(i + 1);
		}
		String salt = new String(cs2);
		return Objects.equals(DigestUtils.md5Hex(data + salt).toUpperCase(), new String(cs1));
	}

}

三、对称加密

对称加密

四、非对称加密

先来看看这两篇文章，帮助理解 非对称加密、数字签名，写得挺好的。

• RSA算法原理（一）
• RSA算法原理（二）
• 数字签名是什么？

非对称加密

在线加密测试工具

在线加密解密工具

参考相关文章

• Java加密技术（一）——BASE64与单向加密算法MD5&SHA&MAC
• Java加密技术（二）——对称加密算法DES&AES
• 【JAVA】AES加密 简单实现 AES-128/ECB/PKCS5Padding
• java加解密之DES多种使用方式
• 3DES加密算法
• Java加密技术（四）——非对称加密算法RSA
• RSA加密解密及数字签名Java实现
• AES apache commons-crypto 对称加密