Java加密技术（三）——PBE算法

 除了DES，我们还知道有DESede(TripleDES,就是3DES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)等多种对称加密方式，其实现方式大同小异，这里介绍对称加密的另一个算法——PBE

PBE
    PBE——Password-based encryption（基于密码加密）。其特点在于口令由用户自己掌管，不借助任何物理媒体；采用随机数（这里我们叫做盐）杂凑多重加密等方法保证数据的安全性。是一种简便的加密方式。



通过java代码实现如下： Coder类见 Java加密技术（一）

Java代码  

1. import java.security.Key;  
2. import java.util.Random;  
3.   
4. import javax.crypto.Cipher;  
5. import javax.crypto.SecretKey;  
6. import javax.crypto.SecretKeyFactory;  
7. import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;  
8. import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec;  
9.   
10. /** 
11.  * PBE安全编码组件 
12.  *  
13.  * @author 梁栋 
14.  * @version 1.0 
15.  * @since 1.0 
16.  */  
17. public abstract class PBECoder extends Coder {  
18.     /** 
19.      * 支持以下任意一种算法 
20.      *  
21.      * <pre> 
22.      * PBEWithMD5AndDES  
23.      * PBEWithMD5AndTripleDES  
24.      * PBEWithSHA1AndDESede 
25.      * PBEWithSHA1AndRC2_40 
26.      * </pre> 
27.      */  
28.     public static final String ALGORITHM = "PBEWITHMD5andDES";  
29.   
30.     /** 
31.      * 盐初始化 
32.      *  
33.      * @return  
34.      * @throws Exception 
35.      */  
36.     public static byte[] initSalt() throws Exception {  
37.         byte[] salt = new byte[8];  
38.         Random random = new Random();  
39.         random.nextBytes(salt);  
40.         return salt;  
41.     }  
42.   
43.     /** 
44.      * 转换密钥<br> 
45.      *  
46.      * @param password 
47.      * @return 
48.      * @throws Exception 
49.      */  
50.     private static Key toKey(String password) throws Exception {  
51.         PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());  
52.         SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);  
53.         SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);  
54.   
55.         return secretKey;  
56.     }  
57.   
58.     /** 
59.      * 加密 
60.      *  
61.      * @param data 
62.      *            数据 
63.      * @param password 
64.      *            密码 
65.      * @param salt 
66.      *            盐 
67.      * @return 
68.      * @throws Exception 
69.      */  
70.     public static byte[] encrypt(byte[] data, String password, byte[] salt)  
71.             throws Exception {  
72.   
73.         Key key = toKey(password);  
74.   
75.         PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, 100);  
76.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  
77.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, paramSpec);  
78.   
79.         return cipher.doFinal(data);  
80.   
81.     }  
82.   
83.     /** 
84.      * 解密 
85.      *  
86.      * @param data 
87.      *            数据 
88.      * @param password 
89.      *            密码 
90.      * @param salt 
91.      *            盐 
92.      * @return 
93.      * @throws Exception 
94.      */  
95.     public static byte[] decrypt(byte[] data, String password, byte[] salt)  
96.             throws Exception {  
97.   
98.         Key key = toKey(password);  
99.   
100.         PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, 100);  
101.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  
102.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, paramSpec);  
103.   
104.         return cipher.doFinal(data);  
105.   
106.     }  
107. }  

import java.security.Key;
import java.util.Random;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;
import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec;

/**
 * PBE安全编码组件
 * 
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class PBECoder extends Coder {
	/**
	 * 支持以下任意一种算法
	 * 
	 * <pre>
	 * PBEWithMD5AndDES 
	 * PBEWithMD5AndTripleDES 
	 * PBEWithSHA1AndDESede
	 * PBEWithSHA1AndRC2_40
	 * </pre>
	 */
	public static final String ALGORITHM = "PBEWITHMD5andDES";

	/**
	 * 盐初始化
	 * 
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] initSalt() throws Exception {
		byte[] salt = new byte[8];
		Random random = new Random();
		random.nextBytes(salt);
		return salt;
	}

	/**
	 * 转换密钥<br>
	 * 
	 * @param password
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	private static Key toKey(String password) throws Exception {
		PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
		SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
		SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);

		return secretKey;
	}

	/**
	 * 加密
	 * 
	 * @param data
	 *            数据
	 * @param password
	 *            密码
	 * @param salt
	 *            盐
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encrypt(byte[] data, String password, byte[] salt)
			throws Exception {

		Key key = toKey(password);

		PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, 100);
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, paramSpec);

		return cipher.doFinal(data);

	}

	/**
	 * 解密
	 * 
	 * @param data
	 *            数据
	 * @param password
	 *            密码
	 * @param salt
	 *            盐
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] decrypt(byte[] data, String password, byte[] salt)
			throws Exception {

		Key key = toKey(password);

		PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, 100);
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, paramSpec);

		return cipher.doFinal(data);

	}
}

再给出一个测试类：

Java代码  

1. import static org.junit.Assert.*;  
2.   
3. import org.junit.Test;  
4.   
5. /** 
6.  *  
7.  * @author 梁栋 
8.  * @version 1.0 
9.  * @since 1.0 
10.  */  
11. public class PBECoderTest {  
12.   
13.     @Test  
14.     public void test() throws Exception {  
15.         String inputStr = "abc";  
16.         System.err.println("原文: " + inputStr);  
17.         byte[] input = inputStr.getBytes();  
18.   
19.         String pwd = "efg";  
20.         System.err.println("密码: " + pwd);  
21.   
22.         byte[] salt = PBECoder.initSalt();  
23.   
24.         byte[] data = PBECoder.encrypt(input, pwd, salt);  
25.   
26.         System.err.println("加密后: " + PBECoder.encryptBASE64(data));  
27.   
28.         byte[] output = PBECoder.decrypt(data, pwd, salt);  
29.         String outputStr = new String(output);  
30.   
31.         System.err.println("解密后: " + outputStr);  
32.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
33.     }  
34.   
35. }  

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Test;

/**
 * 
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class PBECoderTest {

	@Test
	public void test() throws Exception {
		String inputStr = "abc";
		System.err.println("原文: " + inputStr);
		byte[] input = inputStr.getBytes();

		String pwd = "efg";
		System.err.println("密码: " + pwd);

		byte[] salt = PBECoder.initSalt();

		byte[] data = PBECoder.encrypt(input, pwd, salt);

		System.err.println("加密后: " + PBECoder.encryptBASE64(data));

		byte[] output = PBECoder.decrypt(data, pwd, salt);
		String outputStr = new String(output);

		System.err.println("解密后: " + outputStr);
		assertEquals(inputStr, outputStr);
	}

}

控制台输出：

Console代码  

1. 原文: abc  
2. 密码: efg  
3. 加密后: iCZ0uRtaAhE=  
4.   
5. 解密后: abc  

原文: abc
密码: efg
加密后: iCZ0uRtaAhE=

解密后: abc

    后续我们会介绍非对称加密算法，如RSA、DSA、DH、ECC等。