Java加密解密之对称加密

Dear 丶 2022-06-07 02:36 233阅读 0赞

采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。

其核心思想是，**加密和解密都是同一个秘钥**

对称加密常用的算法有：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK、AES等。

对称加密算法的优点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

对称加密算法的缺点是在数据传送前，发送方和接收方必须商定好秘钥，然后使双方都能保存好秘钥。其次如果一方的秘钥被泄露，那么加密信息也就不安全了。另外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的唯一秘钥，这会使得收、发双方所拥有的钥匙数量巨大，密钥管理成为双方的负担

下面演示一个Java（1.8.0\_144）使用DES算法的对称加密

package com.security.cipher;
    
    import java.security.Key;
    import java.security.NoSuchAlgorithmException;
    
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.KeyGenerator;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    
    /**
     * 这里面的API里面有很多是调用getInstance方法，这个方法的参数有algorithm或者transformation
     * 一：algorithm：算法
     * 
     * 二：transformation：有两种格式
     * 1：算法/模式/填充方式。如：DES/CBC/PKCS5Padding
     * 2：算法。                              如：DES
     * 
     * 其中，algorithm、transformation的值，不区分大小写
     * 
     * Java加密解密官方参考文档：
     * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/index.html
     * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html
     */
    public class CipherTest {
    	
    	/*
    	 * 使用KeyGenerator生成key
    	 * 
    	 * 其中，algorithm支持的算法有：AES、DES、DESEDE、HMACMD5、HMACSHA1、HMACSHA256、RC2等
    	 * 全部支持的算法见官方文档
    	 * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#KeyGenerator
    	 *  
    	 */
    	public static Key newKeyByKeyGenerator(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException {
    		KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
    		Key key = kg.generateKey();
    		return key;
    	}
    	
    	/**
    	 * 使用SecretKeySpec生成key
    	 * 一般是从一个文件中读取出key的byte数组，然后根据文件key的算法，构建出key对象
    	 */
    	public static Key newKeyBySecretKeySpec(byte[] key, String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException {
    		return new SecretKeySpec(key, algorithm);
    	}
    	
    	/**
    	 * 加密，对字符串进行加密，返回结果为byte数组
    	 * 保存的时候，可以把byte数组进行base64编码成字符串，或者把byte数组转换成16进制的字符串
    	 * 
    	 * 其中，transformation支持的全部算法见官方文档：
    	 * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#Cipher
    	 */
    	public static byte[] encrypt(String transformation, Key key, String password) throws Exception {
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    		//加密模式
    		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    		return cipher.doFinal(password.getBytes());
    	}
    	
    	/**
    	 * 解密，返回结果为原始字符串
    	 * 
    	 * 其中，transformation支持的全部算法见官方文档：
    	 * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#Cipher
    	 */
    	public static String decrypt(String transformation, Key key, byte[] data) throws Exception {
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    		//解密模式
    		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    		byte[] result = cipher.doFinal(data);
    		String password = new String(result);
    		return password;
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		String password = "123456";
    		
    		String algorithm = "DES";
    		String transformation = algorithm;
    		
    		//加密解密使用的都是同一个秘钥key
    		Key key = newKeyByKeyGenerator(algorithm);
    		
    		//加密
    		byte[] passData = encrypt(transformation, key, password);
    		//解密
    		String pass = decrypt(transformation, key, passData);
    		
    		System.out.println("解密后的密码 : " + pass);
    	}
    }

上面的，KeyGenerator.getInstance(algorithm)  参数algorithm可以支持的值除了参考官方文档，还可以通过如下代码得出

Security.getAlgorithms("KeyGenerator").forEach(System.out::println);

在Java8中，输出结果如下：

RC2
    SUNTLSKEYMATERIAL
    HMACSHA384
    DESEDE
    BLOWFISH
    ARCFOUR
    HMACSHA256
    HMACSHA224
    HMACMD5
    AES
    HMACSHA512
    DES
    SUNTLSRSAPREMASTERSECRET
    SUNTLSPRF
    SUNTLSMASTERSECRET
    HMACSHA1
    SUNTLS12PRF

Cipher.getInstance(transformation) 参数transformation可以支持的值，除了参考官方文档，还可以通过如下代码得出

Security.getAlgorithms("Cipher").forEach(System.out::println)

输出结果如下：

AES
    AESWRAP
    AESWRAP_128
    AESWRAP_192
    AESWRAP_256
    AES_128/CBC/NOPADDING
    AES_128/CFB/NOPADDING
    AES_128/ECB/NOPADDING
    AES_128/GCM/NOPADDING
    AES_128/OFB/NOPADDING
    AES_192/CBC/NOPADDING
    AES_192/CFB/NOPADDING
    AES_192/ECB/NOPADDING
    AES_192/GCM/NOPADDING
    AES_192/OFB/NOPADDING
    AES_256/CBC/NOPADDING
    AES_256/CFB/NOPADDING
    AES_256/ECB/NOPADDING
    AES_256/GCM/NOPADDING
    AES_256/OFB/NOPADDING
    ARCFOUR
    BLOWFISH
    DES
    DESEDE
    DESEDEWRAP
    PBEWITHHMACSHA1ANDAES_128
    PBEWITHHMACSHA1ANDAES_256
    PBEWITHHMACSHA224ANDAES_128
    PBEWITHHMACSHA224ANDAES_256
    PBEWITHHMACSHA256ANDAES_128
    PBEWITHHMACSHA256ANDAES_256
    PBEWITHHMACSHA384ANDAES_128
    PBEWITHHMACSHA384ANDAES_256
    PBEWITHHMACSHA512ANDAES_128
    PBEWITHHMACSHA512ANDAES_256
    PBEWITHMD5ANDDES
    PBEWITHMD5ANDTRIPLEDES
    PBEWITHSHA1ANDDESEDE
    PBEWITHSHA1ANDRC2_128
    PBEWITHSHA1ANDRC2_40
    PBEWITHSHA1ANDRC4_128
    PBEWITHSHA1ANDRC4_40
    RC2
    RSA
    RSA/ECB/PKCS1PADDING