随笔记录
Java加密解密上篇【包括MD5、BASE64、DES、RSA等算法】
2016-1-5 diaba


原文 http://hello-nick-xu.iteye.com/blog/2103775








 搞Java的攻城狮应该比较欣喜若狂的，不仅Sun公司的JDK提供了庞大的类库，而且还有众多的开源组织和个人不断地丰富着Java的生态系统。没错的，诸如MD5、BASE64、DES、RSA等经典加密解密算法，JDK都有提供专门的API来封装相关操作。程序猿只需要了解算法的思想，以及学习如何使用API即可。吻当然，针对BASE64算法，JDK仅仅提供了非常标准的实现，在某些场景下无法满足应用需求。在最后一部分，将学习Apache提供的Commons Codec大笑对BASE64算法的扩展实现，以满足实践的需要。



 



<一>. MD5加密算法：



       消息摘要算法第五版(Message Digest Algorithm)，是一种单向加密算法，只能加密、无法解密。然而MD5加密算法已经被中国山东大学王小云教授成功破译哭，但是在安全性要求不高的场景下，MD5加密算法仍然具有应用价值。



 1. 创建md5对象： 





Java代码 




  1. MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("md5");  




 2.  进行加密操作： 





Java代码 




  1. byte[] cipherData = md5.digest(plainText.getBytes());  




 3.  将其中的每个字节转成十六进制字符串：byte类型的数据最高位是符号位，通过和0xff进行与操作，转换为int类型的正整数。 





Java代码 




  1. String toHexStr = Integer.toHexString(cipher & 0xff);  




 4. 如果该正数小于16(长度为1个字符)，前面拼接0占位：确保最后生成的是32位字符串。 





Java代码 




  1. builder.append(toHexStr.length() == 1 ? "0" + toHexStr : toHexStr);  




 5. 加密转换之后的字符串为：c0bb4f54f1d8b14caf6fe1069e5f93ad 



 6. 完整的MD5算法应用如下所示： 





Java代码 




  1. /** 


  2.  * 功能简述: 测试MD5单向加密. 


  3.  * @throws Exception 


  4.  */  


  5. @Test  


  6. public void test01() throws Exception {  


  7.     String plainText = "Hello , world !";  


  8.     MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("md5");  


  9.     byte[] cipherData = md5.digest(plainText.getBytes());  


  10.     StringBuilder builder = new StringBuilder();  


  11.     for(byte cipher : cipherData) {  


  12.         String toHexStr = Integer.toHexString(cipher & 0xff);  


  13.         builder.append(toHexStr.length() == 1 ? "0" + toHexStr : toHexStr);  


  14.     }  


  15.     System.out.println(builder.toString());  


  16.     //c0bb4f54f1d8b14caf6fe1069e5f93ad  


  17. }  




 



<二>. 使用BASE64进行加密/解密：



        使用BASE64算法通常用作对二进制数据进行加密，加密之后的数据不易被肉眼识别。严格来说，经过BASE64加密的数据其实没有安全性可言保密，因为它的加密解密算法都是公开的，典型的防菜鸟不防程序猿的呀。 经过标准的BASE64算法加密后的数据， 通常包含/、+、=等特殊符号，不适合作为url参数传递，幸运的是Apache的Commons Codec模块提供了对BASE64的进一步封装。  (参见最后一部分的说明)



 1. 使用BASE64加密： 





Java代码 




  1. BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();  


  2. String cipherText = encoder.encode(plainText.getBytes());  




  2. 使用BASE64解密： 





Java代码 




  1. BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();  


  2. plainText = new String(decoder.decodeBuffer(cipherText));  




  3. 完整代码示例： 





Java代码 




  1. /** 


  2.  * 功能简述: 使用BASE64进行双向加密/解密. 


  3.  * @throws Exception 


  4.  */  


  5. @Test  


  6. public void test02() throws Exception {  


  7.     BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();  


  8.     BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();  


  9.     String plainText = "Hello , world !";  


  10.     String cipherText = encoder.encode(plainText.getBytes());  


  11.     System.out.println("cipherText : " + cipherText);  


  12.     //cipherText : SGVsbG8gLCB3b3JsZCAh  


  13.     System.out.println("plainText : " +   


  14.         new String(decoder.decodeBuffer(cipherText)));  


  15.     //plainText : Hello , world !  




 



<三>. 使用DES对称加密/解密：



         数据加密标准算法(Data Encryption Standard)，和BASE64最明显的区别就是有一个工作密钥，该密钥既用于加密、也用于解密，并且要求密钥是一个长度至少大于8位的字符串。使用DES加密、解密的核心是确保工作密钥的安全性。叫喊



 1. 根据key生成密钥： 





Java代码 




  1. DESKeySpec keySpec = new DESKeySpec(key.getBytes());  


  2. SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("des");  


  3. SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);  




  2. 加密操作： 





Java代码 




  1. Cipher cipher = Cipher.getInstance("des");  


  2. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new SecureRandom());  


  3. byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());  




  3. 为了便于观察生成的加密数据，使用BASE64再次加密： 





Java代码 




  1. String cipherText = new BASE64Encoder().encode(cipherData);  




     生成密文如下：PtRYi3sp7TOR69UrKEIicA== 



  4. 解密操作： 





Java代码 




  1. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new SecureRandom());  


  2. byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);  


  3. String plainText = new String(plainData);  




  5. 完整的代码demo： 





Java代码 




  1. /** 


  2.  * 功能简述: 使用DES对称加密/解密. 


  3.  * @throws Exception 


  4.  */  


  5. @Test  


  6. public void test03() throws Exception {  


  7.     String plainText = "Hello , world !";  


  8.     String key = "12345678";    //要求key至少长度为8个字符  


  9.       


  10.     SecureRandom random = new SecureRandom();  


  11.     DESKeySpec keySpec = new DESKeySpec(key.getBytes());  


  12.     SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("des");  


  13.     SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);  


  14.       


  15.     Cipher cipher = Cipher.getInstance("des");  


  16.     cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, random);  


  17.     byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());  


  18.     System.out.println("cipherText : " + new BASE64Encoder().encode(cipherData));  


  19.     //PtRYi3sp7TOR69UrKEIicA==  


  20.       


  21.     cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, random);  


  22.     byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);  


  23.     System.out.println("plainText : " + new String(plainData));  


  24.     //Hello , world !  


  25. }  




 



<四>. 使用RSA非对称加密/解密：



        RSA算法是非对称加密算法的典型代表，既能加密、又能解密。和对称加密算法比如DES的明显区别在于用于加密、解密的密钥是不同的。使用RSA算法，只要密钥足够长(一般要求1024bit)，加密的信息是不能被破解的。天真用户通过https协议访问服务器时，就是使用非对称加密算法进行数据的加密、解密操作的。



       服务器发送数据给客户端时使用私钥（private key）进行加密，并且使用加密之后的数据和私钥生成数字签名（digital signature）并发送给客户端。客户端接收到服务器发送的数据会使用公钥（public key）对数据来进行解密，并且根据加密数据和公钥验证数字签名的有效性，防止加密数据在传输过程中被第三方进行了修改。



       客户端发送数据给服务器时使用公钥进行加密，服务器接收到加密数据之后使用私钥进行解密。



 1. 创建密钥对KeyPair：





Java代码 




  1. KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("rsa");  


  2. keyPairGenerator.initialize(1024);  //密钥长度推荐为1024位.  


  3. KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  




  2. 获取公钥/私钥：





Java代码 




  1. PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();  


  2. PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();  




  3. 服务器数据使用私钥加密：





Java代码 




  1. Cipher cipher = Cipher.getInstance("rsa");  


  2. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey, new SecureRandom());  


  3. byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());  




  4. 用户使用公钥解密：





Java代码 




  1. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey, new SecureRandom());  


  2. byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);  




  5. 服务器根据私钥和加密数据生成数字签名：





Java代码 




  1. Signature signature  = Signature.getInstance("MD5withRSA");  


  2. signature.initSign(privateKey);  


  3. signature.update(cipherData);  


  4. byte[] signData = signature.sign();  




  6. 用户根据公钥、加密数据验证数据是否被修改过：





Java代码 




  1. signature.initVerify(publicKey);  


  2. signature.update(cipherData);  


  3. boolean status = signature.verify(signData);  




  7. RSA算法代码demo：尴尬





Java代码 




  1. /** 


  2.  * 功能简述: 使用RSA非对称加密/解密. 


  3.  * @throws Exception 


  4.  */  


  5. @Test  


  6. public void test04() throws Exception {  


  7.     String plainText = "Hello , world !";  


  8.       


  9.     KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("rsa");  


  10.     keyPairGenerator.initialize(1024);  


  11.     KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  


  12.       


  13.     PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();  


  14.     PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();  


  15.       


  16.     Cipher cipher = Cipher.getInstance("rsa");  


  17.     SecureRandom random = new SecureRandom();  


  18.       


  19.     cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey, random);  


  20.     byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());  


  21.     System.out.println("cipherText : " + new BASE64Encoder().encode(cipherData));  


  22.     //gDsJxZM98U2GzHUtUTyZ/Ir/NXqRWKUJkl6olrLYCZHY3RnlF3olkWPZ35Dwz9BMRqaTL3oPuyVq  


  23.     //sehvHExxj9RyrWpIYnYLBSURB1KVUSLMsd/ONFOD0fnJoGtIk+T/+3yybVL8M+RI+HzbE/jdYa/+  


  24.     //yQ+vHwHqXhuzZ/N8iNg=  


  25.   


  26.     cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey, random);  


  27.     byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);  


  28.     System.out.println("plainText : " + new String(plainData));  


  29.     //Hello , world !  


  30.       


  31.     Signature signature  = Signature.getInstance("MD5withRSA");  


  32.     signature.initSign(privateKey);  


  33.     signature.update(cipherData);  


  34.     byte[] signData = signature.sign();  


  35.     System.out.println("signature : " + new BASE64Encoder().encode(signData));  


  36.     //ADfoeKQn6eEHgLF8ETMXan3TfFO03R5u+cQEWtAQ2lRblLZw1DpzTlJJt1RXjU451I84v3297LhR  


  37.     //co64p6Sq3kVt84wnRsQw5mucZnY+jRZNdXpcbwh2qsh8287NM2hxWqp4OOCf/+vKKXZ3pbJMNT/4  


  38.     ///t9ewo+KYCWKOgvu5QQ=  


  39.   


  40.     signature.initVerify(publicKey);  


  41.     signature.update(cipherData);  


  42.     boolean status = signature.verify(signData);  


  43.     System.out.println("status : " + status);  


  44.     //true  


  45. }  




 



        Ok，这个blog的内容够长的了，还是在下一篇博客中对加密解密封装成一个工具类吧，然后简单介绍一下Commons Codec对BASE64的扩展支持！微笑


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