【Java工具类】对称加密之整合AES、DES算法加解密工具类

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-10-22 09:19 159阅读 0赞

*  对称加密算法只是为了区分非对称加密算法。特点就是`加密是加密解密使用相同的密钥`，而非对称加密`加密和解密时使用的密钥不一样`。
    
     *  对称加密的密钥交换时可以使用非对称加密，这有效保护密钥的安全。
     *  **非对称加密加密和解密密钥不同，安全性高，但加解密的速度很慢，不适合对大数据加密。而对称加密加密速度快，因此混合使用最好。**

**常用的对称加密算法有：AES和DES.**

*  DES：`比较老的算法`，一共有三个参数入口（原文，密钥，加密模式）。而3DES只是DES的一种模式，是以DES为基础更安全的变形，对数据进行了三次加密，也是被指定为AES的过渡算法。
 *  **AES**:高级加密标准，新一代标准，`加密速度更快，安全性更高（优先选择）`

import org.junit.Test;
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    import java.nio.charset.StandardCharsets;
    import java.security.SecureRandom;
    import java.util.Base64;
    
    public class SymmetricEncryptionUtil { 
        private static final String AES = "AES";
        private static final String DES = "DES";
        /** * AES密钥 */
        private static final String AES_KEY = "FFC22E80F61AB7295C02493856B4C520";
    
        /** * AES模式 */
        private static final String AES_MODE = "AES/ECB/PKCS5Padding";
    
    
        /** * DES密钥: 加解密用到的秘钥-getBytes().length即字节的长度必须大于等于8，否则报异常java.security.InvalidKeyException: Wrong key size */
        private static final String DES_KEY = "*%#@()^&";
        /** * DES模式 * "AES/ECB/PKCS5Padding"在加密和解密时必须相同，可以直接写”AES”,这样就是使用默认模式分别的意思为：AES是加密算法，ECB是工作模式，PKCS5Padding是填充方式。 */
        private static final String DES_MODE = "DES/ECB/PKCS5Padding";
    
    
        /** * 使用AES对字符串加密 * * @param str utf8编码的字符串 * @param key 密钥（16字节） * @return 加密结果 * @throws Exception */
        public static String aesEncrypt(String str, String key) throws Exception { 
            if (str == null || key == null) { 
                return null;
            }
    
            //AES/ECB/PKCS5Padding在加密和解密时必须相同
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_MODE);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), AES));
            byte[] bytes = cipher.doFinal(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    
            //使用base64编码
            return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
        }
    
        /** * 使用AES对数据解密 * * @param base64Encoder base64编码后的字符串 * @param key 密钥（16字节） * @return 解密结果 * @throws Exception */
        public static String aesDecrypt(String base64Encoder, String key) throws Exception { 
            if (base64Encoder == null || key == null) { 
                return null;
            }
    
            SecureRandom random = new SecureRandom();
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_MODE);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), AES), random);
    
            //使用base64解码
            byte[] base64DecoderByte = Base64.getDecoder().decode(base64Encoder);
            return new String(cipher.doFinal(base64DecoderByte), StandardCharsets.UTF_8);
        }
    
    
        /** * 使用DES对字符串加密 * * @param str utf8编码的字符串 * @param key 密钥（56位，7字节） * @return 加密结果 * @throws Exception */
        public static String desEncrypt(String str, String key) throws Exception { 
            if (str == null || key == null) { 
                return null;
            }
    
            SecureRandom random = new SecureRandom();
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES_MODE);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), DES), random);
            byte[] bytes = cipher.doFinal(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    
            //使用base64编码
            return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
        }
    
        /** * 使用DES对数据解密 * * @param base64Encoder base64编码后的字符串 * @param key 密钥（16字节） * @return 解密结果 * @throws Exception */
        public static String desDecrypt(String base64Encoder, String key) throws Exception { 
            if (base64Encoder == null || key == null) { 
                return null;
            }
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES_MODE);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), DES));
            //使用base64解码
            byte[] base64DecoderByte = Base64.getDecoder().decode(base64Encoder);
    
            return new String(cipher.doFinal(base64DecoderByte), StandardCharsets.UTF_8);
        }
    
    
        /** * 测试AES算法 * * @throws Exception */
        @Test
        public void main1() throws Exception { 
            String str = "你好,张三！";
            System.out.println("原文:" + str);
            System.out.println("密钥:" + AES_KEY);
    
            String aesEncrypt = aesEncrypt(str, AES_KEY);
            System.out.println("加密后:" + aesEncrypt);
    
            String aesDecrypt = aesDecrypt(aesEncrypt, AES_KEY);
            System.out.println("解密后:" + aesDecrypt);
        }
    
    
        /** * 测试DES算法 * * @throws Exception */
        @Test
        public void main2() throws Exception { 
            String str = "你好,张三！";
            System.out.println("原文:" + str);
            System.out.println("密钥:" + DES_KEY);
    
            String aesEncrypt = desEncrypt(str, DES_KEY);
            System.out.println("加密后:" + aesEncrypt);
    
            String aesDecrypt = desDecrypt(aesEncrypt, DES_KEY);
            System.out.println("解密后:" + aesDecrypt);
        }
    }
    
    执行结果
    
    ```java
    //main1
    原文:你好,张三！
    密钥:FFC22E80F61AB7295C02493856B4C520
    加密后:Vlm7AY5VxhiOc5QSZe5Szga2oN2+AMpMDyHU9tYktFw=
    解密后:你好,张三！
    
    //main2
    原文:你好,张三！
    密钥:*%#@()^&
    加密后:STDcjuovhcYOwV/tFmrvPH25wWw6o48M
    解密后:你好,张三！

**AES算法的所有参数都是字节码的（包括密钥）。因此字符串字符需要转换成字节码后进行加密**

*  参数：`”AES/ECB/PKCS5Padding”`在**加密和解密时必须相同**，可以直接写”AES”,这样就是使用默认模式。分别的意思为：**AES是`加密算法`，ECB是`工作模式`，PKCS5Padding是`填充方式`。**

AES是分组加密算法，也称块加密。每一组16字节。这样明文就会分成多块。当有一块不足16字节时就会进行填充。一共有四种工作模式：

*  **ECB 电子密码本模式**：相同的明文块产生相同的密文块，容易并行运算，但也可能对明文进行攻击。
 *  **CBC 加密分组链接模式**：一块明文加密后和上一块密文进行链接，不利于并行，但安全性比ECB好，是SSL,IPSec的标准。
 *  **CFB 加密反馈模式**：将上一次密文与密钥运算，再加密。隐藏明文模式，不利于并行，误差传递。
 *  **OFB 输出反馈模式**：将上一次处理过的密钥与密钥运算，再加密。隐藏明文模式，不利于并行，有可能明文攻击，误差传递。

**PKCS5Padding的填充方式**是差多少字节就填数字多少；刚好每一不足16字节时，那么就会加一组填充为16.还有其他填充模式【Nopadding,ISO10126Padding】（不影响算法，加密解密时一致就行）。