Java加密解密快速入门之一【包括MD5、BASE64、DES、RSA等算法】_JAVA_编程开发_程序员俱乐部

? ? ? ? 搞Java的攻城狮应该比较欣喜若狂的，不仅Sun公司的JDK提供了庞大的类库，而且还有众多的开源组织和个人不断地丰富着Java的生态系统。没错的，诸如MD5、BASE64、DES、RSA等经典加密解密算法，JDK都有提供专门的API来封装相关操作。程序猿只需要了解算法的思想，以及学习如何使用API即可。当然，针对BASE64算法，JDK仅仅提供了非常标准的实现，在某些场景下无法满足应用需求。在最后一部分，将学习Apache提供的Commons Codec对BASE64算法的扩展实现，以满足实践的需要。

?

<一>. MD5加密算法：

? ? ? ?消息摘要算法第五版(Message Digest Algorithm)，是一种单向加密算法，只能加密、无法解密。然而MD5加密算法已经被中国山东大学王小云教授成功破译，但是在安全性要求不高的场景下，MD5加密算法仍然具有应用价值。

?1. 创建md5对象：?

class="java">MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("md5");

?2. ?进行加密操作：?

byte[] cipherData = md5.digest(plainText.getBytes());

?3. ?将其中的每个字节转成十六进制字符串：byte类型的数据最高位是符号位，通过和0xff进行与操作，转换为int类型的正整数。?

String toHexStr = Integer.toHexString(cipher & 0xff);

?4. 如果该正数小于16(长度为1个字符)，前面拼接0占位：确保最后生成的是32位字符串。?

builder.append(toHexStr.length() == 1 ? "0" + toHexStr : toHexStr);

?5.?加密转换之后的字符串为：c0bb4f54f1d8b14caf6fe1069e5f93ad?

?6. 完整的MD5算法应用如下所示：?

    /**
     * 功能简述: 测试MD5单向加密.
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void test01() throws Exception {
        String plainText = "Hello , world !";
        MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("md5");
        byte[] cipherData = md5.digest(plainText.getBytes());
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        for(byte cipher : cipherData) {
            String toHexStr = Integer.toHexString(cipher & 0xff);
            builder.append(toHexStr.length() == 1 ? "0" + toHexStr : toHexStr);
        }
        System.out.println(builder.toString());
        //c0bb4f54f1d8b14caf6fe1069e5f93ad
    }

??

<二>. 使用BASE64进行加密/解密：

? ? ? ? 使用BASE64算法通常用作对二进制数据进行加密，加密之后的数据不易被肉眼识别。严格来说，经过BASE64加密的数据其实没有安全性可言，因为它的加密解密算法都是公开的，典型的防菜鸟不防程序猿的呀。?经过标准的BASE64算法加密后的数据，?通常包含/、+、=等特殊符号，不适合作为url参数传递，幸运的是Apache的Commons Codec模块提供了对BASE64的进一步封装。? (参见最后一部分的说明)

?1.?使用BASE64加密：?

BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
String cipherText = encoder.encode(plainText.getBytes());

? 2.?使用BASE64解密：?

BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
plainText = new String(decoder.decodeBuffer(cipherText));

? 3. 完整代码示例：?

    /**
     * 功能简述: 使用BASE64进行双向加密/解密.
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void test02() throws Exception {
        BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
        BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
        String plainText = "Hello , world !";
        String cipherText = encoder.encode(plainText.getBytes());
        System.out.println("cipherText : " + cipherText);
        //cipherText : SGVsbG8gLCB3b3JsZCAh
        System.out.println("plainText : " + 
            new String(decoder.decodeBuffer(cipherText)));
        //plainText : Hello , world !
   }

??

<三>. 使用DES对称加密/解密：

? ? ? ? ?数据加密标准算法(Data Encryption Standard)，和BASE64最明显的区别就是有一个工作密钥，该密钥既用于加密、也用于解密，并且要求密钥是一个长度至少大于8位的字符串。使用DES加密、解密的核心是确保工作密钥的安全性。

?1.?根据key生成密钥：?

DESKeySpec keySpec = new DESKeySpec(key.getBytes());
SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("des");
SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);

? 2.?加密操作：?

Cipher cipher = Cipher.getInstance("des");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, new SecureRandom());
byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());

? 3.?为了便于观察生成的加密数据，使用BASE64再次加密：?

String cipherText = new BASE64Encoder().encode(cipherData);

? ? ?生成密文如下：PtRYi3sp7TOR69UrKEIicA==?

? 4.?解密操作：?

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, new SecureRandom());
byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);
String plainText = new String(plainData);

? 5. 完整的代码demo：?

    /**
     * 功能简述: 使用DES对称加密/解密.
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void test03() throws Exception {
        String plainText = "Hello , world !";
        String key = "12345678";    //要求key至少长度为8个字符
        
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        DESKeySpec keySpec = new DESKeySpec(key.getBytes());
        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("des");
        SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);
        
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("des");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, random);
        byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        System.out.println("cipherText : " + new BASE64Encoder().encode(cipherData));
        //PtRYi3sp7TOR69UrKEIicA==
        
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, random);
        byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);
        System.out.println("plainText : " + new String(plainData));
        //Hello , world !
    }

??

<四>. 使用RSA非对称加密/解密：

? ? ? ? RSA算法是非对称加密算法的典型代表，既能加密、又能解密。和对称加密算法比如DES的明显区别在于用于加密、解密的密钥是不同的。使用RSA算法，只要密钥足够长(一般要求1024bit)，加密的信息是不能被破解的。用户通过https协议访问服务器时，就是使用非对称加密算法进行数据的加密、解密操作的。

? ? ? ?服务器发送数据给客户端时使用私钥（private key）进行加密，并且使用加密之后的数据和私钥生成数字签名（digital signature）并发送给客户端。客户端接收到服务器发送的数据会使用公钥（public key）对数据来进行解密，并且根据加密数据和公钥验证数字签名的有效性，防止加密数据在传输过程中被第三方进行了修改。

? ? ? ?客户端发送数据给服务器时使用公钥进行加密，服务器接收到加密数据之后使用私钥进行解密。

?1.?创建密钥对KeyPair：

KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("rsa");
keyPairGenerator.initialize(1024);	//密钥长度推荐为1024位.
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

? 2.?获取公钥/私钥：

PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

? 3.?服务器数据使用私钥加密：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("rsa");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey, new SecureRandom());
byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());

? 4.?用户使用公钥解密：

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey, new SecureRandom());
byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);

? 5.?服务器根据私钥和加密数据生成数字签名：

Signature signature  = Signature.getInstance("MD5withRSA");
signature.initSign(privateKey);
signature.update(cipherData);
byte[] signData = signature.sign();

? 6.?用户根据公钥、加密数据验证数据是否被修改过：

signature.initVerify(publicKey);
signature.update(cipherData);
boolean status = signature.verify(signData);

? 7. RSA算法代码demo：尴尬" title="尴尬" border="0">

    /**
     * 功能简述: 使用RSA非对称加密/解密.
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void test04() throws Exception {
        String plainText = "Hello , world !";
        
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("rsa");
        keyPairGenerator.initialize(1024);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("rsa");
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey, random);
        byte[] cipherData = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        System.out.println("cipherText : " + new BASE64Encoder().encode(cipherData));
        //gDsJxZM98U2GzHUtUTyZ/Ir/NXqRWKUJkl6olrLYCZHY3RnlF3olkWPZ35Dwz9BMRqaTL3oPuyVq
        //sehvHExxj9RyrWpIYnYLBSURB1KVUSLMsd/ONFOD0fnJoGtIk+T/+3yybVL8M+RI+HzbE/jdYa/+
        //yQ+vHwHqXhuzZ/N8iNg=

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey, random);
        byte[] plainData = cipher.doFinal(cipherData);
        System.out.println("plainText : " + new String(plainData));
        //Hello , world !
        
        Signature signature  = Signature.getInstance("MD5withRSA");
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(cipherData);
        byte[] signData = signature.sign();
        System.out.println("signature : " + new BASE64Encoder().encode(signData));
        //ADfoeKQn6eEHgLF8ETMXan3TfFO03R5u+cQEWtAQ2lRblLZw1DpzTlJJt1RXjU451I84v3297LhR
        //co64p6Sq3kVt84wnRsQw5mucZnY+jRZNdXpcbwh2qsh8287NM2hxWqp4OOCf/+vKKXZ3pbJMNT/4
        ///t9ewo+KYCWKOgvu5QQ=

        signature.initVerify(publicKey);
        signature.update(cipherData);
        boolean status = signature.verify(signData);
        System.out.println("status : " + status);
        //true
    }

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? ? ? ? Ok，这个blog的内容够长的了，还是在下一篇博客中对加密解密封装成一个工具类吧，然后简单介绍一下Commons Codec对BASE64的扩展支持！

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