Java常见加密算法：哈希算法加密、对称式加密与非对称式加密_hash生成32字节加密方式

  随着网络时代的兴起，在互联网上的传输的数据也越来越多，越来越重要，为了避免数据被截获过，加密算法应运而生，今天我们就利用Java平台，给大家讲讲常见的几种加密算法。

1，哈希算法

  （1） 哈希算法又称（摘要算法）

哈希算法的作用是：对任意一组数据进行计算，得到一个固定长度的输出摘要。

哈希算法的目的是：为了验证数据是否被篡改。

哈希算法的特点是：相同的输入一定得到相同的输出，不同的输入大概率得到不同的输出。

（2）常见的几种哈希算法

(3) 如何利用哈希算法进行数据加密

   下面我们以加密一个字符串（Hello world）为例，利用hash算法中的MD5为例。

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
 
public class AAA {
	public static void main(String[] args) {
		String str = "Hello world";
		//利用try-catch块处理可能出现的异常
		try {
			//根据当前算法,获取加密工具对象(摘要)
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			
			//更新原始数据,把字符串类型转化成字节
			md5.update(str.getBytes());
			byte[] resultByteArray = md5.digest();
			
			//加密后的字节数组需要转化成字符串,提前准备一个Stringbuilder
			StringBuilder result = new StringBuilder(); 
			
			for(byte bite : resultByteArray) {
 
				//利用String.format方法设置加密后的字符串格式
				result.append(String.format("%02x", bite));
 
			}
 
			//打印输出加密后的字符串
			System.out.println(result);
 
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
 
}

2，对称式加密算法

(1)  对称式加密算法就是传统的用一个密码用于加密和解密。从程序的角度来看：

加密：一个函数，它接收密码和明文  secert = encrpy（key ,message）；

解密：一个函数，它接收密码和密文，plain = decrpy(key , secert);

(2)在软件开发的过程中，常见的对称加密算法有：

(3)AES加密：AES算法是目前应用最广泛的加密算法。比较常见的工作模式是ECB和CBC

我们假设密码明文是（Hello.world），用ECB和CBC两种模式来模拟加密及解密。

ECB:

import java.security.*;
import java.util.Base64;
 
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
 
        // 原文:
        String message = "Hello, world!";
        System.out.println("Message(原始信息): " + message);
        
        // 128位密钥 = 16 bytes Key:
        byte[] key = "1234567890abcdef".getBytes();
        
        // 加密:
        byte[] data = message.getBytes();
        byte[] encrypted = encrypt(key, data);
        System.out.println("Encrypted(加密内容): " + 
        					Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted));
        
        // 解密:
        byte[] decrypted = decrypt(key, encrypted);
        System.out.println("Decrypted(解密内容): " + new String(decrypted));
    }
 
    // 加密:
    public static byte[] encrypt(byte[] key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
    	// 创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
    	
        // 根据key的字节内容，"恢复"秘钥对象
        SecretKey keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
        
        // 初始化秘钥:设置加密模式ENCRYPT_MODE
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec);
        
        // 根据原始内容(字节),进行加密
        return cipher.doFinal(input);
    }
 
    // 解密:
    public static byte[] decrypt(byte[] key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
    	// 创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式
    	Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
        
    	// 根据key的字节内容，"恢复"秘钥对象
        SecretKey keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
        
        // 初始化秘钥:设置解密模式DECRYPT_MODE
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec);
        
        // 根据原始内容(字节),进行解密
        return cipher.doFinal(input);
    }
}

CBC:

package com.apesource.demo04;
 
import java.security.*;
import java.util.Base64;
 
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
 
public class Main {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 原文:
        String message = "Hello, world!";
        System.out.println("Message(原始信息): " + message);
        
        // 256位密钥 = 32 bytes Key:
        byte[] key = "1234567890abcdef1234567890abcdef".getBytes();
        
        // 加密:
        byte[] data = message.getBytes();
        byte[] encrypted = encrypt(key, data);
        System.out.println("Encrypted(加密内容): " + 
				Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted));
        
        // 解密:
        byte[] decrypted = decrypt(key, encrypted);
        System.out.println("Decrypted(解密内容): " + new String(decrypted));
    }
 
    // 加密:
    public static byte[] encrypt(byte[] key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
        // 设置算法/工作模式CBC/填充
    	Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
    	
    	// 恢复秘钥对象
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
        
        // CBC模式需要生成一个16 bytes的initialization vector:
        SecureRandom sr = SecureRandom.getInstanceStrong();
        byte[] iv = sr.generateSeed(16); // 生成16个字节的随机数
        System.out.println(Arrays.toString(iv));
        IvParameterSpec ivps = new IvParameterSpec(iv); // 随机数封装成IvParameterSpec参数对象
        
        // 初始化秘钥:操作模式、秘钥、IV参数
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivps);
        
        // 加密
        byte[] data = cipher.doFinal(input);
        
        // IV不需要保密，把IV和密文一起返回:
        return join(iv, data);
    }
 
    // 解密:
    public static byte[] decrypt(byte[] key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
        // 把input分割成IV和密文:
        byte[] iv = new byte[16];
        byte[] data = new byte[input.length - 16];
        
        System.arraycopy(input, 0, iv, 0, 16); // IV
        System.arraycopy(input, 16, data, 0, data.length); //密文
        System.out.println(Arrays.toString(iv));
        
        // 解密:
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding"); // 密码对象
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES"); // 恢复秘钥
        IvParameterSpec ivps = new IvParameterSpec(iv); // 恢复IV
        
        // 初始化秘钥:操作模式、秘钥、IV参数
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivps);
        
        // 解密操作
        return cipher.doFinal(data);
    }
    
    // 合并数组
    public static byte[] join(byte[] bs1, byte[] bs2) {
        byte[] r = new byte[bs1.length + bs2.length];
        System.arraycopy(bs1, 0, r, 0, bs1.length);
        System.arraycopy(bs2, 0, r, bs1.length, bs2.length);
        return r;
    }
}
 

3，非对称式加密算法

  （1）非对称式加密：

            加密和解密使用的不是相同的密钥，只有同一个公钥-私钥才能正常加密和解密。

（2）非对称式加密的缺点：

             运算速度特别慢，比对称加密运行速度慢得多。

（3）在实际应用中，非对称式加密和对称加密一起使用。流程如下：

            A生成一个随机的AES口令，然后用小红的公钥通过RSA加密这个口令，发给B。

           B用自己的RSA私钥解密得到AES口令。

           A与B使用这个共享的AES口令用AES加密通信。

（4）下面我们用JAVA编写一下RSA加密算法：

import java.math.BigInteger;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import javax.crypto.Cipher;
 
// RSA
public class Main {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 明文:
		byte[] plain = "Hello, encrypt use RSA".getBytes("UTF-8");
 
		// 创建公钥／私钥对:
		Human alice = new Human("Alice");
 
		// 用Alice的公钥加密:
		// 获取Alice的公钥，并输出
		byte[] pk = alice.getPublicKey();
		System.out.println(String.format("public key(公钥): %x", new BigInteger(1, pk)));
 
		// 使用公钥加密
		byte[] encrypted = alice.encrypt(plain);
		System.out.println(String.format("encrypted(加密): %x", new BigInteger(1, encrypted)));
 
		// 用Alice的私钥解密:
		// 获取Alice的私钥，并输出
		byte[] sk = alice.getPrivateKey();
		System.out.println(String.format("private key(私钥): %x", new BigInteger(1, sk)));
 
		// 使用私钥解密
		byte[] decrypted = alice.decrypt(encrypted);
		System.out.println("decrypted(解密): " + new String(decrypted, "UTF-8"));
	}
}
 
// 用户类
class Human {
	// 姓名
	String name;
 
	// 私钥:
	PrivateKey sk;
 
	// 公钥:
	PublicKey pk;
 
	// 构造方法
	public Human(String name) throws GeneralSecurityException {
		// 初始化姓名
		this.name = name;
 
		// 生成公钥／私钥对:
		KeyPairGenerator kpGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
		kpGen.initialize(1024);
		KeyPair kp = kpGen.generateKeyPair();
 
		this.sk = kp.getPrivate();
		this.pk = kp.getPublic();
	}
 
	// 把私钥导出为字节
	public byte[] getPrivateKey() {
		return this.sk.getEncoded();
	}
 
	// 把公钥导出为字节
	public byte[] getPublicKey() {
		return this.pk.getEncoded();
	}
 
	// 用公钥加密:
	public byte[] encrypt(byte[] message) throws GeneralSecurityException {
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, this.pk); // 使用公钥进行初始化
		return cipher.doFinal(message);
	}
 
	// 用私钥解密:
	public byte[] decrypt(byte[] input) throws GeneralSecurityException {
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, this.sk); // 使用私钥进行初始化
		return cipher.doFinal(input);
	}
}