对称加密、非对称加密以及哈希算法详解

目录

1、常见数据加密算法有哪些？

2、通过Java代码使用加密算法的相关示例

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1、常见数据加密算法有哪些？

（1）对称加密算法

        对称加密算法是指加密和解密使用相同密钥的加密算法，通信双方在通信前需要先协商出一个密钥，然后使用这个密钥进行加密和解密操作。由于加密和解密使用相同密钥，因此对称加密算法的加解密速度比较快，适用于大量数据的加密和解密操作。常见的对称加密算法有：

1. DES：使用56位的密钥进行加密和解密操作，由于密钥长度过短，安全性较差，因此现在很少使用。

2. 3DES：使用168位的密钥进行加密和解密操作，由于采用三次DES算法进行加密，因此安全性比较高。

3. AES：使用128、192或256位的密钥进行加密和解密操作，被广泛应用于各种领域，如网络安全、电子商务、金融等。//使用广泛

4. RC4：是一种流密码，使用变长的密钥进行加密和解密操作，速度快，但由于其加密弱点被发现，现已很少使用。

5. Blowfish：使用变长的密钥进行加密和解密操作，速度快，安全性较高，被广泛应用于各种领域。

（2）非对称加密算法

        非对称加密算法是指加密和解密使用不同密钥的加密算法，通信双方需要各自生成一对密钥：公钥和私钥，公钥可以公开，任何人都可以使用公钥对数据进行加密，但只有持有私钥的人才能够解密加密后的数据。非对称加密算法安全性高，但加解密速度较慢，因此通常用于少量数据的加密和数字签名等场景。常见的非对称加密算法有：

1. RSA：使用公钥和私钥进行加密和解密操作，广泛应用于数字签名、电子邮件、VPN等场景。

2. DSA：是一种基于离散对数问题的非对称加密算法，用于数字签名等场景。

3. Diffie-Hellman：是一种密钥交换协议，用于安全地交换密钥。

4. ECC：是一种基于椭圆曲线的非对称加密算法，相比RSA等算法，ECC使用更短的密钥长度就能提供相同的安全强度，因此越来越受到关注和应用。

（3）哈希算法

        哈希算法是一种不可逆的加密算法，它将任意长度的数据映射成固定长度的哈希值，常用于验证数据完整性、数字签名等场景。常见的哈希算法有：

• MD5：消息摘要算法，生成128位哈希值，安全性较弱，现在一般不推荐使用。
• SHA-1：安全哈希算法，生成160位哈希值，安全性相对较高，但由于哈希值长度较短，目前已经不太安全，不推荐使用。
• SHA-2：安全哈希算法家族，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等，安全性高，被广泛应用于各种领域。
• SHA-3：是一种新的哈希算法，安全性与SHA-2相当，但速度更快，已经成为新的标准算法之一。
• BLAKE2：是一种高速的哈希算法，速度比SHA-3还要快，安全性也很高，被广泛应用于各种领域。

        在实际应用中，选择加密算法需要根据具体场景和安全需求来决定。如果需要对大量数据进行加密和解密，可以选择对称加密算法；如果需要安全地交换密钥或进行数字签名等操作，可以选择非对称加密算法；如果需要验证数据完整性或进行身份验证等操作，可以选择哈希算法。

// 根据场景选择适当的加密算法

2、通过Java代码使用加密算法的相关示例

（1）对称加密算法

        Java 中提供了 javax.crypto 包来支持对称加密算法的使用，可以通过 Cipher 类来进行加密和解密操作。使用 AES 算法进行对称加密和解密的示例代码如下：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class AESEncryptionExample {
    private static final String SECRET_KEY = "mysecretkey12345";
    private static final String ALGORITHM = "AES";

    public static String encrypt(String plainText) throws Exception {
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(SECRET_KEY.getBytes(), ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }

    public static String decrypt(String encryptedText) throws Exception {
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(SECRET_KEY.getBytes(), ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
        byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptedText);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(decodedBytes);
        return new String(decryptedBytes);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String plainText = "Hello, world!";
        String encryptedText = encrypt(plainText);
        String decryptedText = decrypt(encryptedText);
        System.out.println("Plain text: " + plainText);
        System.out.println("Encrypted text: " + encryptedText);
        System.out.println("Decrypted text: " + decryptedText);
    }
}

（2）非对称加密算法

        Java 中提供了 java.security 包来支持非对称加密算法的使用，可以通过 KeyPairGenerator 和 KeyAgreement 等类来生成密钥对和进行密钥交换。使用 RSA 算法进行非对称加密和解密的示例代码如下：

import javax.crypto.Cipher;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;

public class RSAEncryptionExample {
    private static final String ALGORITHM = "RSA";

    public static String encrypt(String plainText, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }

    public static String decrypt(String encryptedText, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptedText);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(decodedBytes);
        return new String(decryptedBytes);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String plainText = "Hello, world!";
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        keyPairGenerator.initialize(2048);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        String encryptedText = encrypt(plainText, publicKey);
        String decryptedText = decrypt(encryptedText, privateKey);
        System.out.println("Plain text: " + plainText);
        System.out.println("Encrypted text: " + encryptedText);
        System.out.println("Decrypted text: " + decryptedText);
    }
}

（3）哈希算法

        Java 中提供了 java.security 包来支持哈希算法的使用，可以通过 MessageDigest 类来生成哈希值。使用 SHA-256 算法进行哈希计算的示例代码如下：// Hash算法没有解密过程

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class SHA256HashExample {
    public static String calculateHash(String input) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        byte[] hash = md.digest(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        StringBuilder hexString = new StringBuilder();
        for (byte b : hash) {
            String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
            if (hex.length() == 1) {
                hexString.append('0');
            }
            hexString.append(hex);
        }
        return hexString.toString();
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        String input = "Hello, world!";
        String hash = calculateHash(input);
        System.out.println("Input: " + input);
        System.out.println("Hash: " + hash);
    }
}

        以上是 Java 中常见的加密算法的使用示例代码。需要注意的是，在实际使用中，加密算法的实现可能会涉及到更多的细节和安全性考虑，因此建议使用经过专业审核和测试的安全库和算法，避免自己实现可能存在的安全漏洞和错误。