java中常用的加密算法及描述,java加密的几种方法

　　00-1010序密钥分类密钥和密钥管理密钥生成信息抽象算法MD系列SHA系列对称加密算法DES3DESAES非对称加密算法

　　以下是00-1010编程中常见的加密算法，它们适用于不同的场景。除了信息摘要算法，其他加密方法也需要密钥。

　　信息算法对称加密算法非对称加密算法

　　00-1010密钥(也称为金钥)是指一些用于完成加密,解密和完整性验证.等密码应用的秘密信息

　　00-1010加密和解密中的密钥：对称加密中共享同一个密钥，非对称加密中划分公钥和私钥，加密用公钥，解密用私钥。键入消息认证码和数字签名：在消息认证码中，消息的发送方和接收方使用共享密钥进行身份验证。在数字签名中，签名使用私钥，而验证使用公钥。会话密钥和主密钥：每次通信只使用一次的密钥称为会话密钥。与会话密钥相比，重复使用的密钥称为主密钥。

　　00-1010密码一般由用户生成，可读，可以记忆存储，常用于软件管理，而密钥是实现加密算法的软件使用的，所以不需要可读(虽然编程中为了方便阅读是Base64)。我们也可以通过密码生成密钥。

　　00-1010密钥生成：可以用随机数或密码生成密钥。分发密钥：可以采用预先共享密钥、使用密钥分发中心、使用公钥密码、使用Diffie-Hellman密钥交换。更新密钥、保存密钥、无效密钥

　　public static secret key generate key(int keySize){ key generator key generator；请尝试{ key generator=key generator . getinstance( AES )；key generator . init(key size)；返回key generator . generate key()；} catch(nosuch algorithm exception e){//忽略返回null} }生成对称非对称加密算法的密钥

　　/* * *生成非对称密钥对* * @ param keySize key size * @ param random指定随机源，使用默认的JCA util . getsecurerandom()* @ return非对称密钥对* @ throws nosuchalgorithm异常nosuch algorithm */public static ppkeys genkeys RSA(intkeysize，SecureRandom)throws nosuch algorithm exception { key pair generator=key pair generator . getinstance( RSA))；if (null！=random){ generator . initialize(key size，random)；} else { generator . initialize(keySize)；} key pair pair=generator . generatekeypair()；PP keys keys=new PP keys()；public key public key=pair . get public()；private key private key=pair . get private()；keys . setpublickey(base64 . get encoder()。编码字符串(公共

　　cKey.getEncoded())); keys.setPrivateKey(Base64.getEncoder().encodeToString(privateKey.getEncoded())); return keys; }密钥协商（Diffie-Hellman）

　　密钥协商是一种协议，两方或多方在通过该协议建立相同的共享密钥，然后通讯内容进行对称加密传输，而不需要交换密钥。

　　大致过程：每一方生成一个公私钥对并将公钥分发给其它方，当都获得其他方的公钥副本后就可以离线计算共享密钥。

　　Java中提供了KeyAgreement可以实现密钥协商。

　　Alice 和 Bob 分别用他们的私钥初始化自己的密钥协商对象KeyAgreement，调用init()方法；然后将通信的每一方的公钥传入执行doPhase(Key key, boolean lastPhase)；各方生成共享密钥generateSecret()。

public static void diffieHellman() throws Exception { AlgorithmParameterGenerator dhParams = AlgorithmParameterGenerator.getInstance("DH"); dhParams.init(1024); KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH"); keyGen.initialize(dhParams.generateParameters().getParameterSpec(DHParameterSpec.class), new SecureRandom()); KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH"); KeyPair alicePair = keyGen.generateKeyPair(); KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH"); KeyPair bobPair = keyGen.generateKeyPair(); aliceKeyAgree.init(alicePair.getPrivate()); bobKeyAgree.init(bobPair.getPrivate()); aliceKeyAgree.doPhase(bobPair.getPublic(), true); bobKeyAgree.doPhase(alicePair.getPublic(), true); boolean agree = Base64.getEncoder().encodeToString(aliceKeyAgree.generateSecret()).equals( Base64.getEncoder().encodeToString(bobKeyAgree.generateSecret()) ); System.out.println(agree); }

信息摘要算法

信息摘要算法又叫加密散列算法，加密过程不需要密钥，常见的加密散列算法有MD系列和SHA系列。

　　一个理想的加密散列函数应该具备以下特性：

　　任何信息传入后，输出的总是长度固定；消息摘要看起来是随机的，这样根据原始信息就很难推测出值；好的散列函数碰撞概率应该极低，也就是不同信息传入后得到相同值的概率；

MD系列

MD5信息摘要算法（MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的加密散列函数，输出出一个128位（16字节）的散列值（hash value），MD5最初设计为加密散列函数，而目前发现它存在大量漏洞，所以不建议直接用作加密，不过在非加密场景下如：数据完整性校验，文件完整性校验它仍然有广泛的应用。

public static String md5(String content) { try { MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5"); byte[] bytes = digest.digest(content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); return Hex.encodeHexString(bytes); } catch (final NoSuchAlgorithmException e) { throw new IllegalArgumentException(e); } }

SHA系列

安全散列算法（Secure Hash Algorithm，缩写为SHA）是一个加密散列函数家族，是FIPS(美国联邦信息处理标准)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。

　　它们分别包含SHA-0、SHA-1、SHA-2、SHA-3，其中SHA-0、SHA-1输出长度是160位，SHA-2包含SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256，我们平时常用SHA-256。

public static String sha256(String content) { try { MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256); byte[] bytes = digest.digest(content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); return Hex.encodeHexString(bytes); } catch (final NoSuchAlgorithmException e) { throw new IllegalArgumentException(e); } }

对称加密算法

对称加密算法，双方持有相同密钥进行加解密，常见的对称加密算法：DES3DESAES128AES192AES256。理解对称加密需要先明白下面几个概念：

　　分组密码模式：将明文切割进行加密，再将密文拼接到一起。比如AES中会将明文数据切割为大小16字节的数据块，最后一块不够16字节时，使用Padding模式进行补充。填充（Padding）：它有三种模式PKCS5、PKCS7和NOPADDING，PKCS5用缺少的字节数来填充，比如缺少5个字节就填充5个数字5，PKCS7缺少的字节数用0来填充。如果数据刚好是16的整数倍，PKCS5和PKCS7会再补充一个16字节数据来区分填充和有效数据，NOPADDING模式不需要填充。初始化向量：初始向量IV的作用是使加密更加安全可靠，在分组密码模式下IV大小对应数据块长度。加密模式：四种加密模式分别是：ECB(电子密码本模式)、CBC(密码分组链接模式)、CFB、OFB。ECB模式是仅仅使用明文和密钥来加密数据，所以该模式下不需要Padding，安全性也较弱，CBC模式数据分块并且使用传入IV依次进行异或操作，安全性也相对较高，所以目前一般都选择CBC模式。加密密钥：不同加密算法密钥长度不同，比如：DES 默认长度56位，3DES默认长度168位，也支持128位，AES默认128位，也支持192位，256位。我们一般根据密码生成密钥，密码长度需要满足算法密钥长度。

DES

DES是对称加密算法领域中的典型算法，因为密钥默认长度为56 bit，所以密码长度需要大于8 byte，DESKeySpec取前8 byte进行密钥制作。

public static String encryptDES(byte[] content, String password) { try { SecureRandom random = new SecureRandom(); DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(password.getBytes()); SecretKeyFactory secretKeyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES"); SecretKey secretKey = secretKeyFactory.generateSecret(desKeySpec); Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, random); return Base64.getEncoder().encodeToString(cipher.doFinal(content)); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } } public static String decryptDES(String content, String password) throws Exception { SecureRandom random = new SecureRandom(); DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(password.getBytes()); SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES"); SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(desKeySpec); Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES"); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, random); return new String(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(content))); }

3DES

3DES（即Triple DES）。是DES算法的加强，它使用3条56位的密钥对数据进行三次加密。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。密钥默认长度168 bit，密码需要大于24 byte，IV 是8 byte的随机数字和字母数组。

public static String encrypt3DESECB(String content, String key, String iv) { try { IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); DESedeKeySpec dks = new DESedeKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DESede"); SecretKey secretkey = keyFactory.generateSecret(dks); Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/CBC/PKCS5Padding"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretkey, ivSpec); return Base64.getEncoder().encodeToString(cipher.doFinal(content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8))); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } } public static String decrypt3DESECB(String content, String key, String iv) { try { IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); DESedeKeySpec dks = new DESedeKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DESede"); SecretKey secretkey = keyFactory.generateSecret(dks); Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/CBC/PKCS5Padding"); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretkey, ivSpec); return new String(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(content)), StandardCharsets.UTF_8); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } }

AES

AES 高级数据加密标准，能够有效抵御已知的针对DES算法的所有攻击，默认密钥长度为128 bit，还可以供选择192 bit，256 bit。AES-128AES-192AES-256

　　默认AES-128，使用PBEKeySpec生成固定大小的密钥。

public static String encryptAES128(String plainText, String password, String salt) throws Exception { SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1"); byte[] saltBytes = salt.getBytes(StandardCharsets.UTF_8); // AES-128 密钥长度为128bit PBEKeySpec spec = new PBEKeySpec( password.toCharArray(), saltBytes, 1000, 128 ); SecretKey secretKey = factory.generateSecret(spec); SecretKeySpec secret = new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), "AES"); Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding"); AlgorithmParameters params = cipher.getParameters(); IvParameterSpec iv = params.getParameterSpec(IvParameterSpec.class); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secret, iv); byte[] encryptedTextBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); String encodedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedTextBytes); String encodedIV = Base64.getEncoder().encodeToString(iv.getIV()); String encodedSalt = Base64.getEncoder().encodeToString(saltBytes); return encodedSalt + "." + encodedIV + "." + encodedText; } public static String decryptAES128(String encryptedText, String password) throws Exception { String[] fields = encryptedText.split("\."); byte[] saltBytes = Base64.getDecoder().decode(fields[0]); byte[] ivBytes = Base64.getDecoder().decode(fields[1]); byte[] encryptedTextBytes = Base64.getDecoder().decode(fields[2]); SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1"); PBEKeySpec spec = new PBEKeySpec( password.toCharArray(), saltBytes, 1000, 128 ); SecretKey secretKey = factory.generateSecret(spec); SecretKeySpec secret = new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), "AES"); Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding"); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secret, new IvParameterSpec(ivBytes)); byte[] decryptedTextBytes; try { decryptedTextBytes = cipher.doFinal(encryptedTextBytes); return new String(decryptedTextBytes); } catch (IllegalBlockSizeException BadPaddingException e) { throw new RuntimeException(e); } }

使用AES-256时可能会出现下面异常：

java.security.InvalidKeyException: Illegal key size

JDK 1.8.0_161 及以上版本默认已经启用无限强度加密：

static { java.security.Security.setProperty("crypto.policy", "unlimited"); }

JDK 1.8.0_161以前版本需要手动安装 jce策略文件（下载地址）

非对称加密算法

非对称加密使用一对密钥，公钥用作加密，私钥则用作解密。关于密钥大小，截至2020年，公开已知的最大RSA密钥是破解的是829位的RSA-250，建议至少使用 2048 位密钥。

public static String encrypt(byte[] publicKey, String plainText) { X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey); KeyFactory kf; try { kf = KeyFactory.getInstance("RSA"); PublicKey publicKeySecret = kf.generatePublic(keySpec); Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKeySecret); byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes()); return new String(Base64.getEncoder().encode(encryptedBytes)); } catch (Exception e) { log.error("Rsa encrypt error ", e); throw new RuntimeException(e); } } public static String decrypt(byte[] privateKey, String encryptedText) { PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey); KeyFactory kf; try { kf = KeyFactory.getInstance("RSA"); PrivateKey privateKeySecret = kf.generatePrivate(keySpec); Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKeySecret); return new String(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText)), StandardCharsets.UTF_8); } catch (Exception e) { log.error("Rsa decrypt error ", e); throw new RuntimeException(e); } }

到此这篇关于Java实现常用的三种加密算法详解的文章就介绍到这了,更多相关Java加密算法内容请搜索盛行IT以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持盛行IT！

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