Java加密技术（二）——对称加密算法DES&AES

Java加密技术（二）——对称加密算法DES&AES

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desdesedejavaaes 

    接下来我们介绍对称加密算法，最常用的莫过于DES数据加密算法。 
DES 
DES-Data Encryption Standard,即数据加密算法。是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。 
　　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。 

 

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.security.SecureRandom;  

3.   

4. import javax.crypto.Cipher;  

5. import javax.crypto.KeyGenerator;  

6. import javax.crypto.SecretKey;  

7. import javax.crypto.SecretKeyFactory;  

8. import javax.crypto.spec.DESKeySpec;  

9.   

10.   

11. /** 

12.  * DES安全编码组件 

13.  *  

14.  * <pre> 

15.  * 支持 DES、DESede(TripleDES,就是3DES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR) 

16.  * DES                  key size must be equal to 56 

17.  * DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168 

18.  * AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available 

19.  * Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive) 

20.  * RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits 

21.  * RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits 

22.  * 具体内容 需要关注 JDK Document http://.../docs/technotes/guides/security/SunProviders.html 

23.  * </pre> 

24.  *  

25.  * @author 梁栋 

26.  * @version 1.0 

27.  * @since 1.0 

28.  */  

29. public abstract class DESCoder extends Coder {  

30.     /** 

31.      * ALGORITHM 算法 <br> 

32.      * 可替换为以下任意一种算法，同时key值的size相应改变。 

33.      *  

34.      * <pre> 

35.      * DES                  key size must be equal to 56 

36.      * DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168 

37.      * AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available 

38.      * Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive) 

39.      * RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits 

40.      * RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits 

41.      * </pre> 

42.      *  

43.      * 在Key toKey(byte[] key)方法中使用下述代码 

44.      * <code>SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);</code> 替换 

45.      * <code> 

46.      * DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key); 

47.      * SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM); 

48.      * SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks); 

49.      * </code> 

50.      */  

51.     public static final String ALGORITHM = "DES";  

52.   

53.     /** 

54.      * 转换密钥<br> 

55.      *  

56.      * @param key 

57.      * @return  

58.      * @throws Exception 

59.      */  

60.     private static Key toKey(byte[] key) throws Exception {  

61.         DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);  

62.         SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);  

63.         SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);  

64.   

65.         // 当使用其他对称加密算法时，如AES、Blowfish等算法时，用下述代码替换上述三行代码  

66.         // SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);  

67.   

68.         return secretKey;  

69.     }  

70.   

71.     /** 

72.      * 解密 

73.      *  

74.      * @param data 

75.      * @param key 

76.      * @return 

77.      * @throws Exception 

78.      */  

79.     public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {  

80.         Key k = toKey(decryptBASE64(key));  

81.   

82.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  

83.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);  

84.   

85.         return cipher.doFinal(data);  

86.     }  

87.   

88.     /** 

89.      * 加密 

90.      *  

91.      * @param data 

92.      * @param key 

93.      * @return 

94.      * @throws Exception 

95.      */  

96.     public static byte[] encrypt(byte[] data, String key) throws Exception {  

97.         Key k = toKey(decryptBASE64(key));  

98.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  

99.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);  

100.   

101.         return cipher.doFinal(data);  

102.     }  

103.   

104.     /** 

105.      * 生成密钥 

106.      *  

107.      * @return 

108.      * @throws Exception 

109.      */  

110.     public static String initKey() throws Exception {  

111.         return initKey(null);  

112.     }  

113.   

114.     /** 

115.      * 生成密钥 

116.      *  

117.      * @param seed 

118.      * @return 

119.      * @throws Exception 

120.      */  

121.     public static String initKey(String seed) throws Exception {  

122.         SecureRandom secureRandom = null;  

123.   

124.         if (seed != null) {  

125.             secureRandom = new SecureRandom(decryptBASE64(seed));  

126.         } else {  

127.             secureRandom = new SecureRandom();  

128.         }  

129.   

130.         KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);  

131.         kg.init(secureRandom);  

132.   

133.         SecretKey secretKey = kg.generateKey();  

134.   

135.         return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  

136.     }  

137. }  

延续上一个类的实现，我们通过MD5以及SHA对字符串加密生成密钥，这是比较常见的密钥生成方式。 
再给出一个测试类： 

Java代码  

1. import static org.junit.Assert.*;  

2.   

3.   

4. import org.junit.Test;  

5.   

6. /** 

7.  *  

8.  * @author 梁栋 

9.  * @version 1.0 

10.  * @since 1.0 

11.  */  

12. public class DESCoderTest {  

13.   

14.     @Test  

15.     public void test() throws Exception {  

16.         String inputStr = "DES";  

17.         String key = DESCoder.initKey();  

18.         System.err.println("原文:\t" + inputStr);  

19.   

20.         System.err.println("密钥:\t" + key);  

21.   

22.         byte[] inputData = inputStr.getBytes();  

23.         inputData = DESCoder.encrypt(inputData, key);  

24.   

25.         System.err.println("加密后:\t" + DESCoder.encryptBASE64(inputData));  

26.   

27.         byte[] outputData = DESCoder.decrypt(inputData, key);  

28.         String outputStr = new String(outputData);  

29.   

30.         System.err.println("解密后:\t" + outputStr);  

31.   

32.         assertEquals(inputStr, outputStr);  

33.     }  

34. }  

得到的输出内容如下： 

Console代码  

1. 原文: DES  

2. 密钥: f3wEtRrV6q0=  

3.   

4. 加密后:    C6qe9oNIzRY=  

5.   

6. 解密后:    DES  

    由控制台得到的输出，我们能够比对加密、解密后结果一致。这是一种简单的加密解密方式，只有一个密钥。 
    其实DES有很多同胞兄弟，如DESede(TripleDES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)。这里就不过多阐述了，大同小异，只要换掉ALGORITHM换成对应的值，同时做一个代码替换SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);就可以了，此外就是密钥长度不同了。 

Java代码  

1. /** 

2.  * DES          key size must be equal to 56 

3.  * DESede(TripleDES) key size must be equal to 112 or 168 

4.  * AES          key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available 

5.  * Blowfish     key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive) 

6.  * RC2          key size must be between 40 and 1024 bits 

7.  * RC4(ARCFOUR) key size must be between 40 and 1024 bits 

8.  **/