JAVA各种加密与解密方式汇总

2023-11-14 11:59:36 作者：有梦想的菜

在项目开发中,我们常需要用到加解密算法,本文主要介绍了JAVA各种加密与解密方式汇总,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下

一、凯撒加密

在密码学中，凯撒加密是一种最简单且最广为人知的加密技术。它是一种替换加密的技术，明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。这个加密方法是以罗马共和时期恺撒的名字命名的，当年恺撒曾用此方法与其将军们进行联系。

public class caesarCipher {
    public static void main(String[] args) {
        String show = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ~~";
        int key = 3;
        String ciphertext = encryption(show, key, true);
        System.out.println(ciphertext);

        String showText = encryption(ciphertext, key, false);
        System.out.println(showText);
    }

    /**
     * @param text 明文/密文
     * @param key  位移
     * @param mode 加密/解密  true/false
     * @return 密文/明文
     */
    private static String encryption(String text, int key, boolean mode) {
        char[] chars = text.toCharArray();
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (char aChar : chars) {
            int a = mode ? aChar + key : aChar - key;
            char newa = (char) a;
            sb.append(newa);
        }
        return sb.toString();
    }
}

明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ~~

密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]

注意：当字符的ASCII码 + 偏移量 > 127，密文转化出来会乱码，~（波浪号）：126+3=129

二、Base64

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一，Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。

base64 : A-Z a-z 0-9 + /

Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3*8 = 4*6 = 24），然后把6Bit再添两位高位0，组成四个8Bit的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。

import com.sun.org.apache.xml.internal.security.exceptions.Base64DecodingException;
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
import java.nio.charset.StandardCharsets;


public class base64Demo {
    public static void main(String[] args) throws Base64DecodingException {
        //MQ==   一个字节补两个=
        System.out.println(Base64.encode("1".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
        //MTE=   两个字节补一个=
        System.out.println(Base64.encode("11".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
        //MTEx
        System.out.println(Base64.encode("111".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
        //解密11
        System.out.println(new String(Base64.decode("MTE=")));
    }

}

三、信息摘要算法（MD5 或 SHA）

信息摘要是安全的单向哈希函数，它接收任意大小的数据，并输出固定长度的哈希值。

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.HashMap;

//信息摘要是安全的单向哈希函数，它接收任意大小的数据，并输出固定长度的哈希值。
public class DigestDemo {

    /**
     * @param input     明文
     * @param algorithm 算法  MD5 | sha-1 SHA-256 |
     * @return 密文  Base64 & Hex
     */
    private static String toHexOrBase64(String input, String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
        byte[] digest1 = digest.digest(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        String base64 = Base64.encode(digest1);
        StringBuffer haxValue = new StringBuffer();
        for (byte b : digest1) {
            //0xff是16进制数，这个刚好8位都是1的二进制数，而且转成int类型的时候，高位会补0
            int val = ((int) b) & 0xff;//只取得低八位
            //在&正数byte值的话，对数值不会有改变 在&负数数byte值的话，对数值前面补位的1会变成0，
            if (val < 16) {
                haxValue.append("0");//位数不够，高位补0
            }
            haxValue.append(Integer.toHexString(val));
        }
        HashMap<String, String> DigestMap = new HashMap<>();
        DigestMap.put("Base64", base64);
        DigestMap.put("Hex", String.valueOf(haxValue));
        return JSON.toJSONString(DigestMap);
    }
}

加密原文：123456

算法	Base64
MD5	4QrcOUm6Wau+VuBX8g+IPg==
sha-1	fEqNCco3Yq9h5ZUglD3CZJT4lBs=
sha-256	jZae727K08KaOmKSgOaGzww/XVqGr/PKEgIMkjrcbJI=

算法	Hex
MD5	e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e
sha-1	7c4a8d09ca3762af61e59520943dc26494f8941b
sha-256	8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92

四、对称加密（Des，Triple Des，AES）

采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。常用的单向加密算法：

DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合；
3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高；
AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高，支持128、192、256位密钥的加密；

加密原文：你好世界！！

import com.sun.org.apache.xerces.internal.impl.dv.util.Base64;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;


public class desOrAesDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String text = "你好世界！！";

        String key = "12345678";//des必须8字节
        // 算法/模式/填充  默认 DES/ECB/PKCS5Padding
        String transformation = "DES";

        String key1 = "1234567812345678";//aes必须16字节
        String transformation1 = "AES";

        String key2 = "123456781234567812345678";//TripleDES使用24字节的key
        String transformation2 = "TripleDes";

        String extracted = extracted(text, key, transformation, true);
        System.out.println("DES加密：" + extracted);
        String extracted1 = extracted(extracted, key, transformation, false);
        System.out.println("解密：" + extracted1);


        String extracted2 = extracted(text, key1, transformation1, true);
        System.out.println("AES加密：" + extracted2);
        String extracted3 = extracted(extracted2, key1, transformation1, false);
        System.out.println("解密：" + extracted3);

        String extracted4 = extracted(text, key2, transformation2, true);
        System.out.println("Triple Des加密：" + extracted4);
        String extracted5 = extracted(extracted, key2, transformation2, false);
        System.out.println("解密：" + extracted5);
    }

    /**
     * @param text           明文/base64密文
     * @param key            密钥
     * @param transformation 转换方式
     * @param mode           加密/解密
     */
    private static String extracted(String text, String key, String transformation, boolean mode) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        //    key          与给定的密钥内容相关联的密钥算法的名称
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), transformation);
        //Cipher 的操作模式,加密模式：ENCRYPT_MODE、 解密模式：DECRYPT_MODE、包装模式：WRAP_MODE 或 解包装：UNWRAP_MODE）
        cipher.init(mode ? Cipher.ENCRYPT_MODE : Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(mode ? text.getBytes(StandardCharsets.UTF_8) : Base64.decode(text));
        return mode ? Base64.encode(bytes) : new String(bytes);
    }


}

算法	密匙	密文
DES	12345678 8位	j+tPzTH7ttEeK+FrJaLY8OwmOezdN8hF
AES	12345678*2 16位	/+cq03JhyvrTIJyYvWwc2Dc/bFUBNKelKPSANnWgsAw=
TripleDes	12345678*3 24位	j+tPzTH7ttEeK+FrJaLY8OwmOezdN8hF

五、非对称加密

公钥加密，也叫非对称（密钥）加密（public key encryption），属于通信科技下的网络安全二级学科，指的是由对应的一对唯一性密钥（即公开密钥和私有密钥）组成的加密方法。它解决了密钥的发布和管理问题，是商业密码的核心。在公钥加密体制中，没有公开的是私钥，公开的是公钥。常用的算法：

RSA、ElGamal、背包算法、Rabin(Rabin的加密法可以说是RSA方法的特例)、Diffie-Hellman (D-H) 密钥交换协议中的公钥加密算法、Elliptic Curve Cryptography（ECC,椭圆曲线加密算法）。

1.生成公钥和私钥文件

目前JDK1.8支持 RSA、DSA、DIFFIEHELLMAN、EC

/**
 * 生成公钥和私钥文件
 * @param algorithm   算法
 * @param privatePath 私钥路径
 * @param publicPath  公钥路径
 */    
private static void generateKeyFile(String algorithm, String privatePath, String publicPath) throws NoSuchAlgorithmException, IOException {
        //返回生成指定算法的 public/private 密钥对的 KeyPairGenerator 对象
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        //生成一个密钥对
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        //私钥
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        //公钥
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

        byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
        byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();

        String privateEncodeString = Base64.encode(privateKeyEncoded);
        String publicEncodeString = Base64.encode(publicKeyEncoded);
        //需导入commons-io
        FileUtils.writeStringToFile(new File(privatePath), privateEncodeString, StandardCharsets.UTF_8);
        FileUtils.writeStringToFile(new File(publicPath), publicEncodeString, StandardCharsets.UTF_8);
}

2.使用RSA进行加密、解密

package cryptography;

import com.sun.org.apache.xml.internal.security.exceptions.Base64DecodingException;
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.*;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

public class RSADemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
       
        String text = "===你好世界===";
        String algorithm = "RSA";

        PublicKey publicKey = getPublicKey(algorithm, "rsaKey/publicKey2.txt");
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(algorithm, "rsaKey/privateKey2.txt");
        
        String s = RSAEncrypt(text, algorithm, publicKey);
        String s1 = RSADecrypt(s, algorithm, privateKey);

        System.out.println(s);
        System.out.println(s1);
        
        //generateKeyFile("DSA","D:\\privateKey2.txt","D:\\publicKey2.txt");

    }

    /**
     * 获取公钥,key
     * @param algorithm  算法
     * @param publicPath 密匙文件路径
     * @return
     */
    private static PublicKey getPublicKey(String algorithm, String publicPath) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, Base64DecodingException, InvalidKeySpecException {
        String publicEncodeString = FileUtils.readFileToString(new File(publicPath), StandardCharsets.UTF_8);
        //返回转换指定算法的 public/private 关键字的 KeyFactory 对象。
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
        //此类表示根据 ASN.1 类型 SubjectPublicKeyInfo 进行编码的公用密钥的 ASN.1 编码
        X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicEncodeString));
        return keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
    }

    /**
     * 获取私钥，key
     * @param algorithm   算法
     * @param privatePath 密匙文件路径
     * @return
     */
    private static PrivateKey getPrivateKey(String algorithm, String privatePath) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, Base64DecodingException, InvalidKeySpecException {
        String privateEncodeString = FileUtils.readFileToString(new File(privatePath), StandardCharsets.UTF_8);
        //返回转换指定算法的 public/private 关键字的 KeyFactory 对象。
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
        //创建私钥key的规则  此类表示按照 ASN.1 类型 PrivateKeyInfo 进行编码的专用密钥的 ASN.1 编码
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateEncodeString));
        //私钥对象
        return keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
    }

    /**
     * 加密
     * @param text      明文
     * @param algorithm 算法
     * @param key       私钥/密钥
     * @return 密文
     */
    private static String RSAEncrypt(String text, String algorithm, Key key) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, NoSuchProviderException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(text.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        return Base64.encode(bytes);
    }

    /**
     * 解密
     * @param extracted 密文
     * @param algorithm 算法
     * @param key       密钥/私钥
     * @return String 明文
     */
    private static String RSADecrypt(String extracted, String algorithm, Key key) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, Base64DecodingException, NoSuchProviderException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] bytes1 = cipher.doFinal(Base64.decode(extracted));
        return new String(bytes1);
    }

    /**
     * 生成公钥和私钥文件
     * @param algorithm   算法
     * @param privatePath 私钥路径
     * @param publicPath  公钥路径
     */
    private static void generateKeyFile(String algorithm, String privatePath, String publicPath) throws NoSuchAlgorithmException, IOException {
        //返回生成指定算法的 public/private 密钥对的 KeyPairGenerator 对象
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        //生成一个密钥对
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        //私钥
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        //公钥
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

        byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
        byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();

        String privateEncodeString = Base64.encode(privateKeyEncoded);
        String publicEncodeString = Base64.encode(publicKeyEncoded);
        //需导入commons-io
        FileUtils.writeStringToFile(new File(privatePath), privateEncodeString, StandardCharsets.UTF_8);
        FileUtils.writeStringToFile(new File(publicPath), publicEncodeString, StandardCharsets.UTF_8);
    }
}

密文（明文：===你好世界===）

ZBadyYCIck2iYV8RtsY35T1GbaYt9aLS51dcws5H4IcrOH+i6/8AIEdgtwJO3p1ccqKP6XTwQAWm
ceJ7kpsk76nvFD8Hg2pLYzH2oEE+oy07bLBdBiE+zVFkP+0DL+nrsHO4elQxc9BSslj5wGLQqbb1
Mxh9Tcpf5zJEOxdBZvE=

六、查看系统支持的算法

public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("列出加密服务提供者:");
        Provider[] pro=Security.getProviders();
        for(Provider p:pro){
            System.out.println("Provider:"+p.getName()+" - version:"+p.getVersion());
            System.out.println(p.getInfo());
        }
        System.out.println("=======");

        System.out.println("列出系统支持的消息摘要算法：");
        for(String s:Security.getAlgorithms("MessageDigest")){
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("=======");

        System.out.println("列出系统支持的生成公钥和私钥对的算法：");
        for(String s:Security.getAlgorithms("KeyPairGenerator")){
            System.out.println(s);
        }
}

其他加密算法可以使用 Bouncy Castle Crypto包

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.70</version>
</dependency>

到此这篇关于JAVA各种加密与解密方式汇总的文章就介绍到这了,更多相关JAVA 加密解密内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！