JAVA实现对称加密

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-06-11 08:24 22阅读 0赞

## 个人博客网：[https://wushaopei.github.io/][https_wushaopei.github.io]    (你想要这里多有) ##

## 一、对称加密算法DES ##

1、概述：采用单钥[密码系统][Link 1]的加密方法，同一个[密钥][Link 2]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][Link 3]。

> 对称加密的**特点**：  即加密密钥 = 解密密钥

2、常用的对称加密算法：

*   初等
 *   DES   —3DES
 *   AES
 *   PBE
 *   IDEA

3、对称加密算法 —— DES

**DES(** Data Encryption Standard ) 是一种**数据加密标准**。

其密钥规则如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

4、JDK实现DES算法

【1】初始化密钥

*  使用KeyGenerator类的getInstance()静态方法,获取生成指定算法的密钥生成器,参数是算法名称.
 *  使用KeyGenerator类的init()方法进行密钥生成器的初始化,指定密钥生成器产生密钥的长度.
 *  使用KeyGenerator类的generatorKey()方法生成一个密钥对象,返回SecretKey密钥对象.
 *  SecretKey为密钥对象.使用它的getEncoded()方法返回一个密钥(字节数组形式)

【2】转化密钥（还原密钥）

*  将jdk生成的密钥对象转化成DES规则的密钥对象.
 *  创建一个DESKeySpec实例,作用是将JDK初始化的密钥转化成DES规则的密钥.
 *  构造方法参数是JDK生成的密钥(字节数组形式).
 *  使用SecretKeyFactory类的getInstance()静态方法获取一个密钥工厂实例,参数是算法名称
 *  使用SecretKeyFactory类的generateSecret()方法生成密钥,参数是DESKeySpec实例.返回SecretKey,返回的SecretKey实例就是符合DES算法的密钥.

package com.webcode.cn.des;
    
    
    import java.security.Key;
    
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.KeyGenerator;
    import javax.crypto.SecretKey;
    import javax.crypto.SecretKeyFactory;
    import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
    
    import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
    public class DES {
    	
    	static String string = "wen-min";
    	public static void main(String[] args) {
    		DES.jdkDES();
    	}
    	
    	public static void jdkDES() {
    		
    		try {			
    	
    			// 生成key//返回生成指定算法密钥的KeyGenerator对象
    	        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES");
    	        keyGenerator.init(56);//初始化此密钥生成器,使其具有确定的密钥大小
    	        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();//生成一个密钥
    	        byte[] bs = secretKey.getEncoded();
    	
    	        // key转换
    	        DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(bs); //实例化DES密钥规则
    	        SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DES"); //实例化密钥工厂
    	        Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); //生成密钥
    	
    	        // 加密
    	        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
    	        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey);
    	        byte[] result = cipher.doFinal(string.getBytes());
    	        System.out.println("jdk des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result));
    	        
    	        // 解密
    	        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey);
    	        result = cipher.doFinal(result);
    	        System.out.println("jdk des decrypt:" + new String(result));
    		} catch (Exception e) {
    			// TODO: handle exception
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

执行结果：

> jdk des encrypt:ea3293902913510b  
> jdk des decrypt:wen-min

5、DES加密算法的消息传递机制；

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

加密算法深入学习链接：[https://www.iteye.com/blog/snowolf-379860][https_www.iteye.com_blog_snowolf-379860]

## 二、对称加密算法3DES ##

3DES，即3重DES，是DES的一个分支；但由于安全性问题；且违反柯克霍夫原则，使用频率低。

好处：

>  *  密钥长度增强；
>  *  迭代次数提高。

1、3重DES的规则：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

2、JDK实现3DES

与实现DES方式基本一致,算法名称要改为DESede,密钥长度为168,转换密钥时使用DESedeKeySpec类.

在使用KeyGenerator的init()方法时,参数要指定密钥的长度.可以直接指定一个数值.同时也可以使用SecureRandom实例作为参数,该实例的作用是获取KeyGenerator对应算法其默认的密钥长度.

package com.webcode.cn.des;
    
    import java.security.Key;
    
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.KeyGenerator;
    import javax.crypto.SecretKey;
    import javax.crypto.SecretKeyFactory;
    import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
    import javax.crypto.spec.DESedeKeySpec;
    
    import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
    
    public class DES_three {
    
    
    	static String string = "wen-min";
    	public static void main(String[] args) {
    		DES_three.jdkDES();
    	}
    	
    	public static void jdkDES() {
    		
    		try {			
    	
    			// 生成key//返回生成指定算法密钥的KeyGenerator对象
    	        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DESede");
    	        keyGenerator.init(168);//初始化此密钥生成器,使其具有确定的密钥大小
    	        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();//生成一个密钥
    	        byte[] bs = secretKey.getEncoded();
    	
    	        // key转换
    	        DESedeKeySpec desKeySpec = new DESedeKeySpec(bs); //实例化DES密钥规则
    	        SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DESede"); //实例化密钥工厂
    	        SecretKey convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); //生成密钥
    	
    	        // 加密
    	        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding");
    	        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey);
    	        byte[] result = cipher.doFinal(string.getBytes());
    	        System.out.println("jdk 3des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result));
    	        
    	        // 解密
    	        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey);
    	        result = cipher.doFinal(result);
    	        System.out.println("jdk 3des decrypt:" + new String(result));
    		} catch (Exception e) {
    			// TODO: handle exception
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

执行结果：

jdk 3des encrypt:0656fdb061c86e8a
    jdk 3des decrypt:wen-min

## 三、对称加密算法AES ##

1、概述

**AES是DES的高级替代，也是目前使用最多的对称加密算法**

> DES有漏洞，所以，产生了3重DES<br>  
> 3重DES的效率比较低，所以产生了AES<br>

**AES的特点是：**

*  使用的更为广泛
 *  目前还没有被破解
 *  通常用与移动通信系统加密和SSH协议的软件加密

2、AES的使用规则：

![20191029221128778.png][]

3、JDK实现AES加密解密算法：

package com.webcode.cn.des;
    
    import java.security.Key;
    //import java.util.Base64;
    
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.KeyGenerator;
    import javax.crypto.SecretKey;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    
    import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
    
    //import org.bouncycastle.util.encoders.Base64;
    
    
    public class AES {
    	
    
    	static String string = "wen-min";
    	public static void main(String[] args) {
    		AES.jdkAES();
    	}
    	
    	public static void jdkAES(){
            try {
                //生成key
                KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
                //设置密钥长度
                keyGenerator.init(128);
                //生成密钥对象
                SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
                //获取密钥
                byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded();
                //key转换
                Key key = new SecretKeySpec(keyBytes,"AES");
                
                //加密
                Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
                
                //初始化，设置为加密
                cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
                byte[] result = cipher.doFinal(string.getBytes());
                System.out.println("jdk aes encrypt: " + Base64.encodeBase64String(result));
                
                
                //初始化,设置为解密 
                cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
                result = cipher.doFinal(result);
                System.out.println("jdk aes desrypt:" + new String(result));
                
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
        }
    }

4、AES对称加密算法消息传递规则：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

## 四、PBE加密算法 ##

1、概述

**PBE算法**结合了消息摘要算法和对称加密算法的优点。PBE是基于口令的加密

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

对称加密算法之PBE的特点概述，本质上是对DES/3DES/AES对称加密算法的包装，不是新的算法，不过也是最为牛逼的一种方式。  
**盐**：指加密的随机字符串或者口令等，也可以人为是一些扰码，防止密码的暴力破解

2、PBE算法的规则：

加密算法安全等级：PBE>AES>3DES>DES

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

3、JDK实现PBE加密解密算法

package com.webcode.cn.des;
    
    import java.security.Key;
    import java.security.SecureRandom;
    
    import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.SecretKeyFactory;
    import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;
    import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec;
    
    import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
    
    public class PBE {
    
    	static String string = "wen-min";
    	public static void main(String[] args) {
    		PBE.jdkPBE();
    	}
    	
    	public static void jdkPBE() {
    		
    		
            try {
                //初始化盐
                SecureRandom random = new SecureRandom();
                byte[] salt = random.generateSeed(8);
                // 加 密 口令与密钥
                String password = "imooc";
                PBEKeySpec pbeKeySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
                SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBEWITHMD5andDES");
                Key key = factory.generateSecret(pbeKeySpec);
                
                //加密
                PBEParameterSpec pbeParameterSpec = new PBEParameterSpec(salt,100);
                Cipher cipher = Cipher.getInstance("PBEWITHMD5andDES");
                cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, pbeParameterSpec);
                byte[] result = cipher.doFinal(string.getBytes());
                System.out.println("jdk PBE encrypt: " + Base64.encodeBase64String(result));
                
                //解密
                //初始化
                cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key,pbeParameterSpec);
                result = cipher.doFinal(result);
                System.out.println("jdk PBE decrypt: " + new String(result));
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

执行结果：

jdk PBE encrypt: GAIay1DowQQ=
    jdk PBE decrypt: wen-min

4、PBE加密算法的消息传递机制

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

[https_wushaopei.github.io]: https://wushaopei.github.io/
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%86%E7%A0%81%E7%B3%BB%E7%BB%9F/5823651
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%86%E9%92%A5/101144
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%86%E9%92%A5%E5%8A%A0%E5%AF%86/5928903
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230531/ef1dbd3a3ce242f1b978bf22b9a88322.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230531/9a593beecf6c4c3cbbc2bb7ae026ed2f.png
[https_www.iteye.com_blog_snowolf-379860]: https://www.iteye.com/blog/snowolf-379860
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230531/679694a051c84fce8a64fb68b2b60249.png
[20191029221128778.png]: /images/20230531/d4be61904ccb42319bfaa8ace6eb825d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230531/4ceaf494a48546fc85a3bfedd98eafa1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20230531/07510265d3434929afa1440bd91060c9.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20230531/9bf8fb89f2ea4c218b95e2a150561a20.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjQwNTY3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20230531/0f71fceca6bc4cd98eaa85aef47b28d8.png