Java中的对称加密详解

时间：2022-10-28 09:54:46|栏目：JAVA代码|点击：次

常见的对称加密方法

DES : Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。

AES : Advanced Encryption Standard, 高级加密标准 .在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。

代码案例

byte[] 和16进制字符串相互转换

private byte[] hexStringToBytes(String hexString) {
    if (hexString.length() % 2 != 0) throw new IllegalArgumentException("hexString length not valid");
    int length = hexString.length() / 2;
    byte[] resultBytes = new byte[length];
    for (int index = 0; index < length; index++) {
        String result = hexString.substring(index * 2, index * 2 + 2);
        resultBytes[index] = Integer.valueOf(Integer.parseInt(result, 16)).byteValue();
    }
    return resultBytes;
}
private String bytesToHexString(byte[] sources) {
    if (sources == null) return null;
    StringBuilder stringBuffer = new StringBuilder();
    for (byte source : sources) {
        String result = Integer.toHexString(source& 0xff);
        if (result.length() < 2) {
            result = "0" + result;
        }
        stringBuffer.append(result);
    }
    return stringBuffer.toString();
}

DES 加密和解密

private String encryptByDES(String input,String key) throws Exception {
    // 算法
    String algorithm = "DES";
    String transformation = "DES";
    // Cipher：密码，获取加密对象
    // transformation:参数表示使用什么类型加密
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    // 指定秘钥规则
    // 第一个参数表示：密钥，key的字节数组 长度必须是8位
    // 第二个参数表示：算法
    SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
    // 对加密进行初始化
    // 第一个参数：表示模式，有加密模式和解密模式
    // 第二个参数：表示秘钥规则
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks);
    // 进行加密
    byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
    return bytesToHexString(bytes);
}

private String decryptByDES(String input,String key)throws Exception{
    // 算法
    String algorithm = "DES";
    String transformation = "DES";
    // Cipher：密码，获取加密对象
    // transformation:参数表示使用什么类型加密
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    // 指定秘钥规则
    // 第一个参数表示：密钥，key的字节数组 长度必须是8位
    // 第二个参数表示：算法
    SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
    // 对加密进行初始化
    // 第一个参数：表示模式，有加密模式和解密模式
    // 第二个参数：表示秘钥规则
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,sks);
    // 进行解密
    byte [] inputBytes = hexStringToBytes(input);
    byte[] bytes = cipher.doFinal(inputBytes);
    return new String(bytes);
 }

AES 加密和解密

private String encryptByAES(String input,String key) throws Exception {
    // 算法
    String algorithm = "AES";
    String transformation = "AES";
    // Cipher：密码，获取加密对象
    // transformation:参数表示使用什么类型加密
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    // 指定秘钥规则
    // 第一个参数表示：密钥，key的字节数组 长度必须是16位
    // 第二个参数表示：算法
    SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
    // 对加密进行初始化
    // 第一个参数：表示模式，有加密模式和解密模式
    // 第二个参数：表示秘钥规则
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks);
    // 进行加密
    byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
    return bytesToHexString(bytes);
}

private String decryptByAES(String input,String key)throws Exception{
    // 算法
    String algorithm = "AES";
    String transformation = "AES";
    // Cipher：密码，获取加密对象
    // transformation:参数表示使用什么类型加密
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    // 指定秘钥规则
    // 第一个参数表示：密钥，key的字节数组 长度必须是16位
    // 第二个参数表示：算法
    SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
    // 对加密进行初始化
    // 第一个参数：表示模式，有加密模式和解密模式
    // 第二个参数：表示秘钥规则
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,sks);
    // 进行解密
    byte [] inputBytes = hexStringToBytes(input);
    byte[] bytes = cipher.doFinal(inputBytes);
    return new String(bytes);
}

加密模式

ECB

Electronic codebook, 电子密码本. 需要加密的消息按照块密码的块大小被分为数个块，并对每个块进行独立加密

在这里插入图片描述

优点：并行加密，速度快
缺点：同样的明文，加密成同样的密文，容易被破解，不利于安全保护CBC

在这里插入图片描述

优点：同样的原文生成不同的密文
缺点：串行处理，速度慢
注意: 需要一个初始的向量值IV

填充模式

当需要按块处理的数据, 数据长度不符合块处理需求时, 按照一定的方法填充满块长的规则

NoPadding
不填充.
在DES加密算法下, 要求原文长度必须是8byte的整数倍
在AES加密算法下, 要求原文长度必须是16byte的整数倍PKCS5Padding
数据块的大小为8位, 不够就补足

注意
默认情况下, 加密模式和填充模式为 : ECB/PKCS5Padding
如果使用CBC模式, 在初始化Cipher对象时, 需要增加参数, 初始化向量IV : IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());

加密模式和填充模式

AES/CBC/NoPadding (128)
AES/CBC/PKCS5Padding (128)
AES/ECB/NoPadding (128)
AES/ECB/PKCS5Padding (128)
DES/CBC/NoPadding (56)
DES/CBC/PKCS5Padding (56)
DES/ECB/NoPadding (56)
DES/ECB/PKCS5Padding (56)
DESede/CBC/NoPadding (168)
DESede/CBC/PKCS5Padding (168)
DESede/ECB/NoPadding (168)
DESede/ECB/PKCS5Padding (168)
RSA/ECB/PKCS1Padding (1024, 2048)
RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding (1024, 2048)
RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding (1024, 2048)

使用加密模式和填充模式的案例

    private String encryptByAES(String input,String key) throws Exception {
        // 算法
        String algorithm = "AES";
        String transformation = "AES/CBC/PKCS5Padding";
        // Cipher：密码，获取加密对象
        // transformation:参数表示使用什么类型加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        // 指定秘钥规则
        // 第一个参数表示：密钥，key的字节数组 长度必须是16位
        // 第二个参数表示：算法
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
        // 初始向量值长度必须是16位
        String ivStr = "2222222222222221";
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivStr.getBytes());
        // 对加密进行初始化
        // 第一个参数：表示模式，有加密模式和解密模式
        // 第二个参数：表示秘钥规则
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks,iv);
        // 进行加密
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        return bytesToHexString(bytes);
    }

    private String decryptByAES(String input,String key)throws Exception{
        // 算法
        String algorithm = "AES";
        String transformation = "AES/CBC/PKCS5Padding";
        // Cipher：密码，获取加密对象
        // transformation:参数表示使用什么类型加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        // 指定秘钥规则
        // 第一个参数表示：密钥，key的字节数组 长度必须是16位
        // 第二个参数表示：算法
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
        // 初始向量值长度必须是16位
        String ivStr = "2222222222222221";
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivStr.getBytes());
        // 对加密进行初始化
        // 第一个参数：表示模式，有加密模式和解密模式
        // 第二个参数：表示秘钥规则
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,sks,iv);
        // 进行解密
        byte [] inputBytes = hexStringToBytes(input);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(inputBytes);
        return new String(bytes);
    }