Java enc解密 encrypt java
2023-05-18 09:10:47
1.简介
加密方法分为对称加密和非对称加密，区别在于对称加密只有一个密钥，而非对称加密有两个密钥
- 对称加解密：enccrypt(明文，密钥)=密文，decrypt(密文，密钥)=明文
- 非对称加解密：encrypt(明文，公钥)=密文，decrypt(密文，私钥)=明文
.der密钥以二进制编码，在JAVA中需要以流的形式读取密钥。以下是获取公钥的例子:
/** * der公钥解密，密文Base64输出 */ public static PublicKey getPublicKeyByDer(InputStream is) throws Exception { try { if (certificatefactory == null) { certificatefactory = CertificateFactory.getInstance("X.509"); } Certificate cert = certificatefactory.generateCertificate(is); return cert.getPublicKey(); }finally { if (is != null) { is.close(); } } }.pem以"-----BEGIN..."开头, "-----END...最后，内容是BASE64编码。以下是获取公钥的例子：
public static PublicKey getPublicKeyByPem(String publicKey) throws Exception { KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA"); X509EncodKeySpec keySpec = new X509EncodKeySpec(Base64.getDecoder().decode(publicKey)); return keyFactory.generatePublic(keySpec); }.简单地说，P12PKCS#12证书包括证书和私钥，并允许密码保护。 以下是获取私钥的例子：
public static Key getP12Key() throws Exception{ try (InputStream is = new FileInputStream( "xx.p12")) { if (certificatefactory == null) { certificatefactory = CertificateFactory.getInstance("X.509"); } KeyStore keystore = KeyStore.getInstance(PKCS12); keystore.load(is, “p12证书密码”.toCharArray()); Key key = keystore.getKey(p12证书的别名”， “p12证书密码”.toCharArray()); key.getAlgorithm();//密钥对应的加密算法，可以用在 Cipher.getInstance(key.getAlgorithm()) return key; } }字符串密钥也可以是Base64编码或16进制编码，甚至直接是字符串，找到将密钥转换为byte[]的方法来生成密钥。
可以这样获得RSA密钥：
public static PublicKey getRSAPublicKey(byte[] publicKey) throws Exception { KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA"); X509EncodKeySpec keySpec = new X509EncodKeySpec(publicKey); return keyFactory.generatePublic(keySpec); }AES密钥可以这样获得：
public static Key getKey(byte[] key) throws Exception { return new SecretKeySpec(key, "AES"); }- X509EncodedKey
- PKCS8EncodedKey
- RSAPublicKey
- RSAPrivateKey
- DSAPublicKey
- DSAPrivateKey
- 128bit
- 256bit JAVA对AES的密钥长度有限制，最多不超过128bit，即16位字符串。如果是256bit的密钥，即32位字符串，可以通过修改JRE文件或使用CryptoJSAES来加密解密。
- PBKDF2Withhmachachachacha1PBKDF2(Password-Based Key Derivation Function)它是一种用于导出密钥的函数，常用于生成加密密码。其基本原理是通过伪随机函数(如HMAC函数)将明文和盐值作为输入参数，然后重复操作，最终产生密钥。若重复次数足够大，破解成本就会变高。增加盐值也会增加“彩虹表”攻击的难度。
以下是PBKDF2Withmacsha1JAVA的实现
private static final String DEFAULT_ALGORITHM = PBKDF2Withmacsha1; private static final int DEFAULT_ITERATIONS = 10000; private static final int DEFAULT_HASH_SIZE = 128; private static final byte[] DEFAULT_SALT = new byte[]{0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x7, 0x8, 0x9, 0xa, 0xb, 0xc, 0xd, 0xe, 0xf}; public static byte[] hash(String key) throws Exception { char[] password = key.toCharArray(); return hash(password, DEFAULT_ALGORITHM, DEFAULT_ITERATIONS, DEFAULT_HASH_SIZE, DEFAULT_SALT); } /** * @param password 密钥 * @param algorithm 运算算法 * @param iteration 重复计算的次数 * @param hashSize 密钥的长度预期 * @param salt 盐值 * @return 最后生成的密钥 * @throws Exception 各种异常 */ public static byte[] hash(char[] password, String algorithm, int iteration, int hashSize, byte[] salt) throws Exception { SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance(algorithm); PBEKeySpec spec = new PBEKeySpec(password, salt, iteration, hashSize); return skf.generateSecret(spec).getEncoded(); }DES是对称加密中常见的一种，全称Data Encryption Standard，也就是说，数据加密标准是一种使用密钥加密的块算法。64位密钥长度(bit)，超位数密钥被忽略。所谓对称加密，加密和解密钥是一样的。对称加密通常根据固定长度将待加密字符串分成块。不到一整块，或者最后有一个特殊的填充字符。DES加密解密通常是跨语言的，经常会出现问题。通常是填充方式错误，或编码不一致，或选择加密解密模式(ECB,CBC,CTR,OFB,CFB,NCFB,NOFB)没有相应的原因。常见的填充方式有： "pkcs5"，"pkcs7"，"iso10126"，"ansix923"zero' 类型，包括DES-ECB,DES-CBC,DES-CTR,DES-OFB,DES-CFB
public static byte[] desEncrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception { Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES"); SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key, "DES"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec); return cipher.doFinal(data); }3DES(也叫Triplees) DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。它相当于在每个数据块中使用三次DES加密算法。密钥长度为128，192(bit)，若密码位数小于或等于64位，则加密结果与DES相同。原DES容易破解，新的3DES出现，增加了加密安全性，避免了暴力破解。它也是对称加密，也涉及加密编码和填充。包括3DES-ECB,3DES-CBC,3DES-CTR,3DES-OFB,3DES-CFB
public static byte[] desedeEncrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception { Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede"); SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key, "DESede"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec); return cipher.doFinal(data); }AES,高级加密标准(英语:Advanced Encryption Standard，缩写：AES），Rijndael加密法，又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的区块加密标准。该标准用于替代原始DES，已被世界各地广泛分析和使用。严格地说，AES和Rijndael加密方法并不完全相同（尽管它们可以在实际应用中交换），因为Rijndael加密方法可以支持更大范围的块和密钥长度：AES块长固定为128 密钥长度可为128、192或256，而Rijndael使用的密钥和区块长度可为32位的整数倍，以128位为下限，256比特为上限。包括AES-ECB,AES-CBC,AES-CTR,AES-OFB,AES-CFB
public static byte[] aesEncrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception { Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES"); SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key, "AES"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec); return cipher.doFinal(data); }AES的算法模式和填充有以下选择，其中CBC需要偏移量，而ECB不需要偏移量。NoPadding是不填充的。此时，需要手动确保加密或解密的字节数为16倍；PKCS5Padding与PKCS7Padding几乎相同。它可以是通用的。填充的内容是填充字节序列的长度。例如，如果Byte数组的长度为15，则需要填充1位才能达到16，则填充0x1。如果Byte数组的长度为1，150xf需要填充；ZeroPadding用0x0填充。
Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");Cipher.getInstance("AES/CBC/ZeroBytePadding");Cipher.getInstance("AES/ECB/NoPadding");Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS7Padding");Cipher.getInstance("AES/ECB/ZeroBytePadding");此外，AES的密钥长度分别为128byte、192byte、256byte对应的字符串长度分别为16位、24位和32位。当密钥大于128byte，即16位字符串长度时，代码会抛出java.security.InvalidKeyException: Illegal key size or default parameters。Illegal key size or default parameters是指密钥长度有限，java运行时环境读取有限的policy文件。文件位于${java_home}/jre/lib/security，这一限制是由于美国对软件出口的控制。有两种解决方案
- 替换${java_home}/jre/lib/security/ 下面的local_policy.jar和US_export_policy.jar。- 使用CryptoJs，这是谷歌开源的AES加解密库，用Js实现，速度和本地JDK差不多，除了第一次加载Js文件外，还需要额外的时间。RC4加密算法是RSA三人组的头号人物Ron 1987年Rivest设计的密钥长度可变流加密算法簇。该算法的速度可以达到DES加密的10倍左右，并且具有高水平的非线性。其算法于1994年9月在互联网上发布。由于RC4算法采用xor加密，一旦子密钥序列重复，密文可能会被破解。RC4作为一种旧的验证和加密算法，很容易被黑客攻击，现在逐渐不推荐使用。
public static byte[] rc4Encrypt(byte[] data, byte[] key) throws Exception { Cipher cipher = Cipher.getInstance(RC4); SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key, "ARCFOUR"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec); return cipher.doFinal(data); }加解密钥不一致，一般私钥不公开，使用公钥加密，私钥解密，使用私钥加密，公钥可以解密。与AES不同，每次加密的结果都是不同的。需要进行分组加密，RSA加密每组最多117个byte，每组最多128个byte。
public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception { Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); X509EncodKeySpec keySpec = new X509EncodKeySpec(publicKey); PublicKey key = keyFactory.generatePublic(keySpec); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); //执行分组加密操作，每组RSA加密最多长度为117 int segment = 117; int inputLen = data.length; try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()) { int offSet = 0; byte[] cache; int i = 0; // 加密数据分段 while (inputLen - offSet > 0) { if (inputLen - offSet > segment) { cache = cipher.doFinal(data, offSet, segment); } else { cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet); } out.write(cache, 0, cache.length); i++; offSet = i * segment; } return out.toByteArray(); } } public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception { Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); X509EncodKeySpec keySpec = new X509EncodKeySpec(publicKey); PrivateKey key = keyFactory.generatePrivate(keySpec); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); //执行分组加密操作，每组RSA加密最多长度为117 int segment = 117; int inputLen = data.length; try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()) { int offSet = 0; byte[] cache; int i = 0; // 加密数据分段 while (inputLen - offSet > 0) { if (inputLen - offSet > segment) { cache = cipher.doFinal(data, offSet, segment); } else { cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet); } out.write(cache, 0, cache.length); i++; offSet = i * segment; } return out.toByteArray(); } }添加BouncyCastle的依赖性，在程序初始化时调用一次
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());可以在Cipher.getInstance在方法中获得更多的加密算法。
4.签名4.1.算法4.1.1.SHA1withRSA/** * RSA签名 * * @param content 待签名数据 * @param privateKey 商户私钥 * @param encode 字符集编码 * @return 使用Base64编码的签名值 */ public static String sign(String content, String privateKey, String encode) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, InvalidKeyException, UnsupportedEncodingException, SignatureException { PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKey)); KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA"); PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec); java.security.Signature signature = java.security.Signature.getInstance(SHA256withRSA); signature.initSign(priKey); signature.update(content.getBytes()); byte[] signed = signature.sign(); return Base64.encode(signed); }/** * 底层操作私钥签名 * * @param algorithm NONEwithRSA * MD2withRSA,MD5withRSA * SHA1withRSA,SHA256withRSA ,SHA384withRSA ,SHA512withRSA * NONEwithDSA * SHA1withDSA * NONEwithECDSA ,SHA1withECDSA ,SHA256withECDSA ,SHA384withECDSA ,SHA512withECDSA * @param data byte[] * @param privateKey PrivateKey * @return byte[] */ public static byte[] sign(String algorithm, byte[] data, PrivateKey privateKey) throws Exception { Signature signature = Signature.getInstance(algorithm); signature.initSign(privateKey); signature.update(data); return signature.sign(); }- SHA1
- SHA256
- SHA384
- SHA512
- MD2
- MD5
apache-commons-所有codec的Digestutils都实现了。
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