常用的加密算法

一。摘要算法

1》MD5算法（Message Digest Algorithm 5）可以保证数据传输完整性和一致性摘要后长度为16字节摘要信息中不包含原文信息

所有加密结果不可逆（无法解密）一般在传送文件时对源文件进行md5 hash 传送到对方后检测hash值是否相等如果相等文件传输正确

如果不相等说明文件被篡改（加入木马）或者未传送完成

其他MD算法 MD2（16字节）

public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("MD5") ;
String code="hello";
byte[] bt=md.digest(code.getBytes());
System.out.println(bt.length);
}

2》SHA算法Secure Hash Algorithm（安全hash算法）安全散列算法（hash函数将原始信息压缩返回散列值）可以是SHA-1，SHA1是目前最安全

的摘要算法摘要的长度为 20字节

其他的SHA 包括 SHA-256（32字节）

public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("SHA") ;//或者SHA-1 SHA1
String code="hello";
byte[] bt=md.digest(code.getBytes());
System.out.println(bt.length);

}

二。编码和解码

1》16进制编码计算机系统使用 2进制为了编写存储方便一般将2进制转换为16进制字符串其中base64也是其中类似转换一种 16进制编码和base64都是

可逆的一般用于存储

public static byte[] toByte(String src){
ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
for(int i=0;i<src.length();i=i+2){
char fchar=src.charAt(i);
char nchar=src.charAt(i+1);
byte srcb=0;
if(fchar=='0'){
srcb=Byte.parseByte(nchar+"", 16);
}else{
srcb=(byte)(Integer.parseInt(fchar+""+nchar, 16));
}
baos.write(srcb);
}
return baos.toByteArray();
}


public static String toHex(byte[] src){
StringBuffer sb=new StringBuffer();
for(byte s:src){
//0XFF表示  8位的 11111111  和它&后 只剩下 8位 其他位都为0
String result=Integer.toHexString(s&0xFF);
if(result.length()==1){
result='0'+result;
}
sb.append(result);
}
return sb.toString();
}

2》Base64编码用于将字节数组和字符串互相转换

public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, IOException {
byte[] src="hello".getBytes();
//摘要出来的结果为字节数组  存储到数据库不方便
MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("SHA") ;
byte[] bt=md.digest(src);
//使用base64转换为字符串方便存储
BASE64Encoder base=new BASE64Encoder();
String str=base.encode(bt);
System.out.println(str);

//还原成字节数组
BASE64Decoder de=new BASE64Decoder();
byte[] bts=de.decodeBuffer(str);
System.out.println(bt.length==bts.length);
}

三。对称加密

1》DES算法（Data Encryptin Standard）是对称加密算法的一种使用秘钥加解密秘钥必须是56字节

概念解释：

秘钥：用于加密和解密的钥匙秘钥可以使用 getEncoded方法获取byte[] 存储在文件系统中

公钥和私钥：用于非对称加密的钥匙公钥加密私钥解密私钥一般用于解密所以私钥一般存储在密钥库中

口令：一般是自定义的字符串可以通过口令和盐生成秘钥

/**
 * 生成56字节的秘钥
 */
public static SecretKey genKey(int len) throws NoSuchAlgorithmException{
KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DES");
kg.init(len);
return kg.generateKey();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
//SecretKey sk=new SecretKeySpec(kl.getBytes(), "DES");
SecretKey sk=genKey(57);
//---------加密
String password="tiger";
Cipher cipher=Cipher.getInstance("DES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sk);
//被加密之后获取的字节数组
byte[] mcontent=cipher.doFinal(password.getBytes());
//---------解密
Cipher cipher1=Cipher.getInstance("DES");
cipher1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sk);
System.out.println(new String(cipher1.doFinal(mcontent)));


}

2》AES算法（Advanced Encryptin Standard 高级加密标准）是对称加密算法一种升级因为 56位秘钥在计算机系统性能越来越高的前提下 56位很容易被

破解所以 AES将秘钥的长度提高到128, 192 or 256 必须是这三个数 128默认可以使用 192和256由于美国限制需要相关授权否则抛出异常

public static final String AL="AES";
/**
 * 生成56字节的秘钥
 */
public static SecretKey genKey(int len) throws NoSuchAlgorithmException{
KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance(AL);
kg.init(len);
return kg.generateKey();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
//SecretKey sk=new SecretKeySpec(kl.getBytes(), "DES");
SecretKey sk=genKey(128);
//---------加密
String password="tiger";
Cipher cipher=Cipher.getInstance(AL);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sk);
//被加密之后获取的字节数组
byte[] mcontent=cipher.doFinal(password.getBytes());
//---------解密
Cipher cipher1=Cipher.getInstance(AL);
cipher1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sk);
System.out.println(new String(cipher1.doFinal(mcontent)));


}

3》PBE算法（Password Base Encryption）基于自定义口令的加解密算法定义口令同时还必须定义盐和使用盐混淆的次数

加解密过程中该三个参数都必须一致

//盐 用于将明文进行多次混淆
static byte[] salt = new byte[8];
static Random r = new Random();
static int saltCount=100;
static{
r.nextBytes(salt);
}
public static final String AL="PBEWithMD5AndDES";
/**
 * 生成自定义口令的秘钥
 */
public static SecretKey genKey(String kl) throws Exception{
char[] klChar=kl.toCharArray();
PBEKeySpec pbe=new PBEKeySpec(klChar);
SecretKeyFactory skf=SecretKeyFactory.getInstance(AL);
return skf.generateSecret(pbe);
}
/**
 * 使用口令和盐进行加密
 */
public static  byte[] encrypt(SecretKey key,byte[] src) throws Exception{
Cipher cipher=Cipher.getInstance(AL);
//使用口令  盐（100次混淆）
PBEParameterSpec parameter=new PBEParameterSpec(salt, saltCount);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key,parameter);
//被加密之后获取的字节数组
byte[] mcontent=cipher.doFinal(src);
return mcontent;
}
/**
 * 使用口令和盐进行解密  盐和口令和混淆的次数都必须和加密之前一致
 */
public static byte[] decrypt(SecretKey key,byte[] src) throws Exception{
Cipher cipher=Cipher.getInstance(AL);
//使用口令  盐（100次混淆）
PBEParameterSpec parameter=new PBEParameterSpec(salt, saltCount);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key,parameter);
//被加密之后获取的字节数组
byte[] mcontent=cipher.doFinal(src);
return mcontent;
}


public static void main(String[] args) throws Exception {
//SecretKey sk=new SecretKeySpec(kl.getBytes(), "DES");
SecretKey sk=genKey("123456");
//---------加密
String password="tiger";
byte[] mw=encrypt(sk, password.getBytes());
//---------解密
System.out.println(new String(decrypt(sk, mw)));
}

四。非对称加密

1》DH算法是一种对称加密到非对称加密的过度算法使用DH算法生成密钥对使用对称加密算法获取秘钥后进行加解密双方必须都存在公钥和私钥

public static void main(String[] args) throws Exception {
// 生成DH密钥对
KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance("DH");
kpg.initialize(512);
KeyPair kp=kpg.generateKeyPair();
PublicKey pk=kp.getPublic();
PrivateKey prk=kp.getPrivate();
//实例化  
        KeyAgreement keyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");  
        //初始化  
        keyAgree.init(prk);  
        keyAgree.doPhase(pk, true);  
        //生成本地密钥  
        SecretKey secretKey = keyAgree.generateSecret("DES");  

        //还是使用对称方式加解密
//使用本地秘钥加密
Cipher cip=Cipher.getInstance("DES");
cip.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
byte[] mw=cip.doFinal("test".getBytes());
//使用本地秘钥解密
Cipher cip1=Cipher.getInstance("DES");
cip1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
System.out.println(new String(cip1.doFinal(mw)));

}

2》RSA算法目前影响力最大的非对称加密算法一般公钥对外公开加密后传送给服务器服务器使用独有的私钥解密（当然也可以私钥加密公钥解密一般不这样因为谁都有公钥都能解密加密就没有意义了）加密的数据在传输过程是无法破解的秘钥对初始化大小必须是64的倍数实际值只能在512-1024中

public static void main(String[] args) throws Exception {
// 生成RSA密钥对
KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
kpg.initialize(512);
KeyPair kp=kpg.generateKeyPair();
PublicKey pk=kp.getPublic();
PrivateKey prk=kp.getPrivate(); 

//公钥加密
Cipher cip=Cipher.getInstance("RSA");
cip.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pk);
byte[] mw=cip.doFinal("test".getBytes());
//私钥解密
Cipher cip1=Cipher.getInstance("RSA");
cip1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, prk);
System.out.println(new String(cip1.doFinal(mw)));

}

RSA算法中一般公钥和私钥都都可以调用getEncoded()转换为byte数组使用base64编码后存储在文件中方便公钥分发读取文件后需要转换对应

的公钥和私钥的方法为：

/**
 * 读取公钥字节数组转换为对象
 * @throws Exception 
 */
public PublicKey getPub(byte[] bt) throws Exception{
X509EncodedKeySpec x=new X509EncodedKeySpec(bt);
KeyFactory fac=KeyFactory.getInstance("RSA");
return fac.generatePublic(x);
}
/**
 * 读取私钥字节数组转换为对象
 * @throws Exception 
 */
public PrivateKey getPri(byte[] bt) throws Exception{
PKCS8EncodedKeySpec x=new PKCS8EncodedKeySpec(bt);
KeyFactory fac=KeyFactory.getInstance("RSA");
return fac.generatePrivate(x);
}

五。数据签名

签名是非对称加密技术和摘要技术的综合运用用户A将明文和使用私钥加密的明文摘要一起发送给用户B 用户B使用公钥解密出摘要然后使用相同的摘要

算法将明文摘要将两个摘要字符串比较如果相等则表明内容没有被篡改

原理实现过程如下

public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取公钥和私钥
KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
kpg.initialize(512);
KeyPair kp=kpg.generateKeyPair();
PublicKey pk=kp.getPublic();
PrivateKey prk=kp.getPrivate(); 
//使用私钥签名
String message="hello my name is jiaozi";
//返回的byte就可以进行传输
byte[] srcByte=sign(message.getBytes(),prk);
//假设这里模拟篡改数据 肯定会出现异常 或者检验不通过
srcByte[9]=10;
//存在公钥的用户 接受到该srcByte 就可以验证是否被篡改
System.out.println(verify(srcByte,pk));
}
/**
 * 签名过程
 */
public static byte[] sign(byte[] content,PrivateKey pk) throws Exception{
//对明文进行摘要
MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] zy=md.digest(content);

//对摘要进行加密
Cipher cp=Cipher.getInstance("RSA");
cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pk);
byte[] enZy=cp.doFinal(zy);
//要一起传送的数据 双方约定好使用Map
Map map=new HashMap();
map.put("content", content);
map.put("enZy", enZy);
//传输过程使用byte数组 这里使用序列化将对象打包转换为字节数组
ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(baos);
    oos.writeObject(map);
    oos.close();
    return baos.toByteArray();
}

/**
 * 验证签名过程
 */
public static boolean verify(byte[] content,PublicKey pk) throws Exception{
//将获取的数据转换为Map 
ByteArrayInputStream baos=new ByteArrayInputStream(content);
    ObjectInputStream oos=new ObjectInputStream(baos);
    Map map=(Map)oos.readObject();
    oos.close();
    //获取到明文和加密的摘要信息
    byte[] srcContent=(byte[])map.get("content");
    byte[] enZy=(byte[])map.get("enZy");

    //使用相同的摘要算法 将明文摘要
    MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] contentZy=md.digest(srcContent);
    //将加密的摘要解密
Cipher cp=Cipher.getInstance("RSA");
cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pk);
byte[] zy=cp.doFinal(enZy);
BASE64Encoder bas=new BASE64Encoder();
if(bas.encode(contentZy).equals(bas.encode(zy))){
return true;
}
return false;
}

自己实现这个过程略显复杂 java提供了MD5WithRSA和SHA1WithRAS算法直接实现上述过程

public static void main(String[] args) throws Exception {
//获取公钥和私钥
KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
kpg.initialize(512);
KeyPair kp=kpg.generateKeyPair();
PublicKey pk=kp.getPublic();
PrivateKey prk=kp.getPrivate(); 
//使用私钥签名
String message="hello my name is jiaozi";
//返回的byte和明文就可以进行传输
byte[] hash=sign(message.getBytes(),prk);
//存在公钥的用户 接受到该srcByte 就可以验证是否被篡改
System.out.println(verify(message.getBytes(),hash,pk));


}
/**
 * 签名过程 返回的是加密的摘要
 */
public static byte[] sign(byte[] content,PrivateKey pk) throws Exception{
Signature si=Signature.getInstance("MD5WithRSA");//或者使用SHA1WithRSA
    si.initSign(pk);
    si.update(content);
    return si.sign();
}

/**
 * 验证签名过程  content表示原文可能获取原文的hash  hash表示sign函数返回的加密摘要
 */
public static boolean verify(byte[] content,byte[] hash,PublicKey pk) throws Exception{
Signature si=Signature.getInstance("MD5WithRSA");//或者使用SHA1WithRSA
si.initVerify(pk);
si.update(content);
return si.verify(hash);
}

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