Java加密解密(一)加密算法介绍及简单代码示例

        CA(Certification Authoritcation)是PKI系统中通信双方都信任的实体，是数字证书认证中心的简称，是指发放、管理、废除数字证书的机构，被称为可信第三方（Trusted Third Party，简称TTP）。CA的作用是检查证书持有者身份的合法性，并签发证书（在证书上签字），以防证书被伪造或篡改，以及对证书和密钥进行管理。
        CA作为可信第三方的重要条件之一就是CA的行为具有非否认性。作为第三方而不是简单的上级，就必须能让信任者有追究自己责任的能力。 CA通过证书证实他人的公钥信息，证书上有CA的签名。用户如果因为信任证书而导致了损失，证书可以作为有效的证据用于追究CA的法律责任。正是因为CA愿意给出承担责任的承诺，所以也被称为可信第三方。证书中绑定了公钥数据、和相应私钥拥有者的身份信息，并带有CA的数字签名。证书中也包含了CA的名称，以便于依赖方找到CA的公钥、验证证书上的数字签名。
        验证证书的时候，需要得到CA的公钥。用户的公钥可以通过证书来证明，那CA的公钥如何获得呢？可以再让另一个CA来发证书，但最终总有一个CA的公钥的获得过程缺乏证明。PKI技术并不把这样一个循环问题留给自己，而是依赖其它的安全信道来解决。因为CA毕竟不多，可以通过广播、电视或报纸等公开的权威的媒介，甚至通过发布红头文件的方式来公告CA的公钥。
        公告CA的公钥可以有多种形式，为了兼容程序的处理，人们一般也以证书的形式发布CA的公钥。CA给自己签发一张证书，证明自己拥有这个公钥，这就是自签名证书(Self-Signed Certificate)。
        CA自签名证书其实不是真正的数字证书，而仅仅是拥有证书形式的一个公钥,所以CA自签名证书必须从可信的途径获取。例如，任何人都可以产生一对公私密钥对，并声称自己就是可信任的CA，然后签发一张自签名证书、并通过网络随意传播。CA自签名证书可以通过权威媒体或面对面USB硬盘等进行传输
        数字证书是认证中心CA签名的消息，是由CA签发的一个声明，证明证书主体（"证书申请者"拥有了证书后即成为"证书主体"）与证书中所包含的公钥的惟一对应关系。证书包括证书申请者的名称及相关信息、申请者的公钥、签发证书的CA的数字签名及证书的有效期等内容。一个人要从认证中心获得证书，通常要提供证明个人或单位身份的信息。证书主要有两个作用，一个是加密通信，一个是数字签名。
        加密通信是保证数据不被别人截获并且不被知道通信内容的，主要是两个层次，一个是通信双方身份确认，避免对方是冒充的，另一个是数据通过公钥加密传输和使用私钥解密。这方面常见的具体应用就是SSL和HTTPS。
        数字签名是用于识别签名者身份的，这个从字面就可以理解。你使用你的私钥进行签名，然后用户看到你的签名后用公钥检查，发现的确是你的数字签名，就可以了。这个常见的应用有代码发行商签名，就是签名控件的那种，邮件数字签名，电子公章等。签发一个证书的时候要提供具体用途的，比如说：邮件签名，软件开发商签名，IPSec加密，服务器通信加密等，如果越出指定范围的用途都是不受信任的。
        现在常用的证书都是采用X.509结构的，这个是一个国际标准。具体的证书包装格式有PKCS#7，PKCS#10，PKCS#12，CER等等，其中PKCS#12是把公钥和私钥放在一起的，便于证书拥有者使用。
        生成数字证书的途径有两个，一个是通过自己的私钥签名生成自己信任的证书，另一个是想颁发证书的机构发送证书申请(Certificate Signing Request CSR),让信任的证书机构对公共密钥签名，生成数字证书。
        公钥和私钥就是俗称的不对称加密方式，是从以前的对称加密（使用用户名与密码）方式的提高，每个通信方均需要两个密钥，即公钥和私钥，这两把密钥可以互为加解密。公钥，就是给大家用的，你可以通过电子邮件发布，可以通过网站让别人下载，公钥其实是用来加密用的。私钥，就是自己的，必须非常小心保存，最好加上密码，私钥是用来解密。公钥与私钥的作用是：用公钥加密的内容只能用私钥解密，用私钥加密的内容只能用公钥解密。
        公钥私钥的原则：
       1. 一个公钥对应一个私钥。
        2. 密钥对中，让大家都知道的是公钥，不告诉大家，只有自己知道的，是私钥。
        3. 如果用其中一个密钥加密数据，则只有对应的那个密钥才可以解密。
        4. 如果用其中一个密钥可以进行解密数据，则该数据必然是对应的那个密钥进行的加密。
        加密是将数据资料加密，使得非法用户即使取得加密过的资料，也无法获取正确的资料内容，所以数据加密可以保护数据，防止监听攻击。其重点在于数据的安全性。身份认证是用来判断某个身份的真实性，确认身份后，系统才可以依不同的身份给予不同的权限。加密就是通过编码信息隐藏的过程，需要加密的数据称为密文，而未加密的数据称为明文，密钥是用于加密和解密数据的信息。
        明文数据-->加密(加密密钥)-->密文数据-->解密(解密密钥)-->明文数据
        用电子邮件的方式说明一下，使用公钥与私钥的目的就是实现安全的电子邮件：
        1. 我发送给你的内容必须加密，在邮件的传输过程中不能被别人看到。
        2. 必须保证是我发送的邮件，不是别人冒充我的。
        要达到这样的目标必须发送邮件的两人都有公钥和私钥。
        比如说，我要给你发送一个加密的邮件。首先，我必须拥有你的公钥，你也必须拥有我的公钥。我用你的公钥给这个邮件加密，这样就保证这个邮件不被别人看到，而且保证这个邮件在传送过程中没有被修改。你收到邮件后，用你的私钥就可以解密，就能看到内容。
        其次我用我的私钥给这个邮件加密，发送到你手里后，你可以用我的公钥解密。因为私钥只有我手里有，这样就保证了这个邮件是我发送的。
        加密分为对称加密和非对称加密，使用加密、解密相同的密钥成为对称加密；使用加密、解密不同的密钥成为非对称加密，如用公开的密钥加密，用私有的密钥解密。
        对称加密算法： DES、AES、IDEA、RC2、RC4、SKIPJACK、Blowfish算法等(块加密算法)

生成DES密钥最简单方法是使用KeyGenerator类
	KenGenerator.getInstance("DES")
要加密数据块可以使用Cipher或CipherOutputStream
	Cipher.getInstance("DESede")
	cipher.init(...);
	ciper.update(...);

        非对称加密算法： RSA、HD算法等(公钥加密、私钥解密)
        举例1.

public class TestDESEncryDecry {
	private static String str = "1234567812345678";
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("==============明文=============");
		System.out.println(str);
		System.out.println();
		byte[] bytes = str.getBytes("utf-8");
		KeyGenerator ken = KeyGenerator.getInstance("DESEDE");
		ken.init(168);
		SecretKey key = ken.generateKey();
		byte[] codes = key.getEncoded();
		if (null != codes) {
			System.out.println("================显示密钥==================");
			for (int j = 0; j < codes.length; j++) {
				System.out.print(codes[j] + ", ");
				if ((j % 8) == 7) {
					System.out.println();
				}
			}
			System.out.println();
			Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede");
			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
			byte[] encryBytest = cipher.doFinal(bytes);
			System.out.println("==============密文=================");
			for (int j = 0; j < encryBytest.length; j++) {
				System.out.print(encryBytest[j]+", ");
				if ((j % 8) == 7) {
					System.out.println();
				}
			}
			System.out.println();
			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
			byte [] decryBytes = cipher.doFinal(encryBytest);
			String str = new String(decryBytes);
			System.out.println("==============解密后的原文===============");
			System.out.println(str);
		}
	}
}

        举例2.

public class TestRSAEncryDecry {
	private static String str = "I have a friend !";
	public static void main(String[] args) {
		try {
			System.out.println("===============明文===============");
			System.out.println(str);
			System.out.println();
			byte [] bytes = str.getBytes("utf-8");
			KeyPairGenerator key = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
			key.initialize(1024);
			KeyPair pair = key.genKeyPair();
			PublicKey pub = pair.getPublic();
			PrivateKey pri = pair.getPrivate();
			//保存公钥
			FileOutputStream fos = new FileOutputStream("pub.dat");
			ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fos);
			os.writeObject(pub);
			//保存私钥
			FileOutputStream fos2 = new FileOutputStream("pri.dat");
			ObjectOutputStream os2 = new ObjectOutputStream(fos2);
			os2.writeObject(pri);
			RSAPublicKey rpub = (RSAPublicKey) pair.getPublic();
			BigInteger e = rpub.getPublicExponent();
			BigInteger n = rpub.getModulus();
			System.out.println("e = "+e+"\r\nn = "+n);
			BigInteger m = new BigInteger(bytes);
			BigInteger bi = m.modPow(e, n);
			System.out.println("=================密文==================");
			System.out.println(bi);
			RSAPrivateKey rpri = (RSAPrivateKey) pair.getPrivate();
			BigInteger e2 = rpri.getPrivateExponent();
			BigInteger n2 = rpri.getModulus();
			BigInteger bi2 = bi.modPow(e2, n2);
			System.out.println("===============解密后的原文==================");
			byte [] chars = bi2.toByteArray();
			for (int j = 0 ; j < chars.length ; j++) {
				System.out.print((char)chars[j]);
			}
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (FileNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

<<To Be Continued>>