一、Base64
1.概念：
Base64是一种用64个字符(ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/)来表示二进制数据的方法，只是一种编码方式，所以不建议使用Base64来进行加密数据。
2.由来：
为什么会有Base64编码呢？因为计算机中数据是按ascii码存储的，而ascii码的128～255之间的值是不可见字符。在网络上交换数据时，比如图片二进制流的每个字节不可能全部都是可见字符，所以就传送不了。最好的方法就是在不改变传统协议的情况下，做一种扩展方案来支持二进制文件的传送，把不可打印的字符也能用可打印字符来表示，所以就先把数据先做一个Base64编码，统统变成可见字符，降低错误率。
3.示例：
@Test
public void testBase64() {
String text = "hello world!";
//编码
byte[] encode = Base64.getEncoder().encode(text.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
System.out.println(encode);
//解码
byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(encode);
text = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);
System.out.println(text);
}
二、对称加密
加密和解密用到的密钥是相同的，这种加密方式加密速度非常快，适合经常发送数据的场合。缺点是密钥的传输比较麻烦。
1.DES
DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法。
DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。
/**
* 生成秘钥
*
* @return
*/
public static byte[] generateKey() {
try {
KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DES"); // 秘钥生成器
keyGen.init(56); // 初始秘钥生成器,DES是一个基于56位密钥的对称的加密算法
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey(); // 生成秘钥
return secretKey.getEncoded(); // 获取秘钥字节数组
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 进行加密/解密
*
* @param data 原始数据
* @param key 密钥
* @param opmode 加密/解密{@link Cipher#ENCRYPT_MODE},{@link Cipher#DECRYPT_MODE}
* */
private static byte[] doCipher(byte[] data, byte[] key, int opmode){
byte[] bytes = null;
try {
//将密钥字节流转为SecretKey
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DES");
IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(key);
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
cipher.init(opmode, secretKey,ivParameterSpec);
bytes = cipher.doFinal(data);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
}
return bytes;
}
2.3DES
3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。是DES向AES过渡的加密算法，它使用3条56位的密钥对数据进行三次加密。是DES的一个更安全的变形。它以DES为基本模块，通过组合分组方法设计出分组加密算法。比起最初的DES，3DES更为安全。
/**
* 生成秘钥
*
* @return
*/
public static byte[] generateKey(){
byte[] key = null;
try {
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DESede");
keyGenerator.init(56 * 3);
key = keyGenerator.generateKey().getEncoded();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return key;
}
/**
* 进行加密/解密
*
* @param data 原始数据
* @param key 密钥
* @param opmode 加密/解密{@link Cipher#ENCRYPT_MODE},{@link Cipher#DECRYPT_MODE}
* */
private static byte[] doCipher(byte[] data, byte[] key, int opmode){
byte[] bytes = null;
try {
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DESede");
IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(key);
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede");
cipher.init(opmode, secretKey, ivParameterSpec);
bytes = cipher.doFinal(data);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
}
return bytes;
}
3.AES
AES全称Advanced Encryption Standard，即高级加密标准，当今最流行的对称加密算法之一，是DES的替代者。支持三种长度的密钥：128位，192位，256位。
AES算法是把明文拆分成一个个独立的明文块，每一个明文块长128bit。这些明文块经过AES加密器的复杂处理，生成一个个独立的密文块，这些密文块拼接在一起，就是最终的AES加密结果。
但是这里涉及到一个问题：假如一段明文长度是192bit，如果按每128bit一个明文块来拆分的话，第二个明文块只有64bit，不足128bit。这时候怎么办呢？就需要对明文块进行填充（Padding）：
- NoPadding：
不做任何填充，但是要求明文必须是16字节的整数倍。 - PKCS5Padding（默认）：
如果明文块少于16个字节（128bit），在明文块末尾补足相应数量的字符，且每个字节的值等于缺少的字符数。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6个字节，则补全为{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6} - ISO10126Padding：
如果明文块少于16个字节（128bit），在明文块末尾补足相应数量的字节，最后一个字符值等于缺少的字符数，其他字符填充随机数。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6个字节，则可能补全为{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}
AES的工作模式，体现在把明文块加密成密文块的处理过程中。
- ECB模式：电码本模式 Electronic Codebook Book（默认）
- CBC模式：密码分组链接模式 Cipher Block Chaining
- CTR模式：计算器模式 Counter
- CFB模式：密码反馈模式 Cipher FeedBack
- OFB模式：输出反馈模式 Output FeedBack
/**
* 生成秘钥
* @return
*/
public static byte[] generateKey(){
byte[] key = null;
try {
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGenerator.init(256);
return keyGenerator.generateKey().getEncoded();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return key;
}
/**
* 进行加密/解密
*
* @param data 原始数据
* @param key 密钥
* @param opmode 加密/解密{@link Cipher#ENCRYPT_MODE},{@link Cipher#DECRYPT_MODE}
* */
private static byte[] doCipher(byte[] data, byte[] key, int opmode){
byte[] bytes = null;
try {
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "AES");
//AES 是加密方式、CBC 是工作模式、PKCS5Padding 填充方式
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
cipher.init(opmode, secretKey, new IvParameterSpec(new byte[cipher.getBlockSize()]));
bytes = cipher.doFinal(data);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
}
return bytes;
}
三、非对称加密
加密和解密用的密钥是不同的，这种加密方式是用数学上的难解问题构造的，通常加密解密的速度比较慢，适合偶尔发送数据的场合。优点是密钥传输方便。
1.SHA
安全散列算法（英语：Secure Hash Algorithm，缩写为SHA）是一个密码散列函数家族，是FIPS所认证的安全散列算法。能计算出一个数字消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法，且若输入的消息不同，它们对应到不同字符串的机率很高。
SHA分为SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512五种算法，后四者有时并称为SHA-2。SHA-1在许多安全协定中广为使用，包括TLS和SSL、PGP、SSH、S/MIME和IPsec，曾被视为是MD5（更早之前被广为使用的杂凑函数）的后继者。但SHA-1的安全性如今被密码学家严重质疑；虽然至今尚未出现对SHA-2有效的攻击，它的算法跟SHA-1基本上仍然相似；因此有些人开始发展其他替代的杂凑算法。
- 优点：破解难度高，不可逆。
- 缺点：可以通过穷举法进行破解。
/**
* 通过SHA加密
*
* @param data 原始数据
* @param algorithm 算法(SHA-1，SHA-224，SHA-256，SHA-384，和SHA-512)
*/
public static String encrypt(String data, String algorithm) {
String result = null;
try {
byte[] dataBytes = data.getBytes();
MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(algorithm);
md5.update(dataBytes);
byte[] bytes = md5.digest();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (byte b : bytes) {
if(Integer.toHexString(0xFF & b).length() == 1) {
sb.append("0");
}
sb.append(Integer.toHexString(0xFF & b));
}
result = sb.toString();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
2.RSA
RSA算法1978年出现，是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法，易于理解和操作。
RSA基于一个数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但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，即公钥，而两个大素数组合成私钥。公钥是可提供给任何人使用，私钥则为自己所有，供解密之用。
- 优点：不可逆，既能用于数据加密，也可以应用于数字签名。
- 缺点：RSA非对称加密内容长度有限制，1024位key的最多只能加密127位数据。
/**
* 随机生成RSA密钥对
*
* @param keysize 密钥长度，范围：512-2048,一般2048
*/
public static KeyPair generateKeyPair(int keysize) {
try {
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
kpg.initialize(keysize);
return kpg.genKeyPair();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
/**
* 公钥生成
* @param key
* @return
* @throws Exception
*/
public static PublicKey generatePublicKey(byte[] key) throws Exception{
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
return keyFactory.generatePublic(keySpec);
}
/**
* 秘钥生成
* @param key
* @return
* @throws Exception
*/
public static PrivateKey generatePrivateKey(byte[] key) throws Exception{
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
return keyFactory.generatePrivate(keySpec);
}
/**
* 用公钥对字符串进行加密
*
* @param data 原文
*/
public static byte[] encryptWithPublicKey(byte[] data, byte[] key)
throws Exception {
Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PADDING);
cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, generatePublicKey(key));
return cp.doFinal(data);
}
/**
* 公钥解密
*
* @param data 待解密数据
* @param key 密钥
*/
public static byte[] decryptWithPublicKey(byte[] data, byte[] key)
throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PADDING);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, generatePublicKey(key));
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 私钥加密
*
* @param data 待加密数据
* @param key 密钥
*/
public static byte[] encryptWithPrivateKey(byte[] data, byte[] key)
throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PADDING);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, generatePrivateKey(key));
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 私钥解密
*
* @param data 待解密数据
* @param key 密钥
*/
public static byte[] decryptWithPrivateKey(byte[] data, byte[] key)
throws Exception {
Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PADDING);
cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, generatePrivateKey(key));
byte[] arr = cp.doFinal(data);
return arr;
}
3.MD5
MD5信息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值，用于确保信息传输完整一致。具有如下优点：
- 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
- 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
- 抗修改性：对原数据进行任何改动，所得到的MD5值都有很大区别。
- 强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个相同MD5值得数据是非常困难的。
public static String md5(String string) {
if (TextUtils.isEmpty(string)) {
return "";
}
MessageDigest md5 = null;
try {
md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] bytes = md5.digest(string.getBytes());
StringBuilder result = new StringBuilder();
for (byte b : bytes) {
String temp = Integer.toHexString(b & 0xff);
if (temp.length() == 1) {
temp = "0" + temp;
}
result.append(temp);
}
return result.toString();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return "";
}
四、XOR
XOR：异或加密，既将某个字符或者数值 x 与一个数值 m 进行异或运算得到 y ，则再用 y 与 m 进行异或运算就可还原为 x。
使用场景：
（1）两个变量的互换（不借助第三个变量）；
（2）数据的简单加密解密。
public static byte[] encrypt(byte[] data, int key) {
if (data == null || data.length == 0){
return null;
}
int length = data.length;
for (int i = 0; i < length; i++) {
data[i] ^= key;
}
return data;
}