Java实现对称加密（DES，AES)快速入门示例

超、凢脫俗 2024-03-23 22:05 70阅读 0赞

对称加密是使用相同的密码进行加密和解密， 对称加密实现简单，安全性相比非对称加密较弱， 常用的对称加密算法有 DES，AES以及PDE等，关于对称加密相关概念参考：  
[对称加密、非对称加密深度解析][Link 1]

本篇介绍Java的DES和AES的加密和解密， 关于PDE算法的加解密实现， 可以参考：  
[Java使用PBE算法进行对称加解密最简入门和示例][Java_PBE]

### DES 加密和解密 ###

在Java语言中， DES 算法使用一个密钥进行加密和解密，使用密码规范（DESKeySpec）和密钥工厂（SecretKeyFactory）生成密钥。通过Cipher类来进行加密和解密操作，使用“DES/ECB/PKCS5Padding”作为加密算法和填充模式。

DES加密示例代码：

/**
    	 * DES 对称加密
    	 */
    	@Test
    	public void desEncrypt() throws Exception {
    		String plainText = "需要加密的内容";
    		String secretKey = "this is password";
    		DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(secretKey.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    		SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
    		SecretKey key = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);
    
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
    		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    
    		byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    		String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    		System.out.println("DES加密后的内容=" + encryptedText);
    	}

DES 解密示例代码：

@Test
    	public void desDecrypt() throws Exception {
    		String encryptedText = "HAyFHQXRKmihGtxFsrZlAJwla4FE3aqS";
    		String secretKey = "this is password";
    		DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(secretKey.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    		SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
    		SecretKey key = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);
    
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
    		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    
    		byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
    		String plainText = new String(decryptedBytes, StandardCharsets.UTF_8);
    		System.out.println("DES解密的内容=" + plainText);
    	}

这里为什么是DES/ECB/PKCS5Padding ， 而不直接是 DES呢？

DES/ECB/PKCS5Padding 是一种加密算法和模式的规范，常用于对数据进行加密和解密操作。

具体来说：

*  DES（Data Encryption Standard）是一种对称加密算法，它使用相同的密钥（通常是 56 位长）进行加密和解密操作。
 *  ECB（Electronic Codebook）是一种加密模式，它将输入的数据分成块，每块独立进行加密运算。
 *  PKCS5Padding 是一种填充模式，它在数据块长度不足时，使用特定的填充方式进行填充，使每个数据块的长度达到指定长度。

DES/ECB/PKCS5Padding 相比其他加密算法和模式，具有以下优点和缺点：

优点：

*  运算速度相对较快，适合对大数据流进行加密和解密操作；
 *  实现比较简单，可在多种编程语言和平台上进行实现；
 *  加密后的数据大小不会增加。

缺点：

*  ECB 模式不具备随机性和反复率，相邻数据块可能会产生相同的密文，容易受到攻击；
 *  密钥长度较短，安全性相对较低，易受到暴力破解和密码分析攻击；

使用相同密钥加密同一数据，密文总是相同，可容易地进行重放攻击和密码攻击。

因此，对于加密性能要求较高，安全要求相对较低的场景，可以选择使用 DES/ECB/PKCS5Padding 进行加密和解密操作。对于安全性要求较高的场景，应该考虑使用更加安全和可靠的加密算法和模式，比如 AES、RSA、CBC、GCM 等。

### AES 加密和解密 ###

AES 的加解密和DES很类似，直接看代码：

AES加密代码示例：

@Test
    	public void encryptAES() throws Exception {
    		String plainText = "需要加密的内容";
    		String secretKey = "this is password";
    		SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(secretKey.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
            
            byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            String encryptedText =  Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
            System.out.println("AES加密后的内容=" + encryptedText);
    	}

AES解密代码示例：

@Test
    	public void decryptAES() throws Exception {
    		String encryptedText = "oL2b5xULTtAmfi4ujnpw/jPamo0nTNCgRC9Bo+SBz7k=";
    		String secretKey = "this is password";
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(secretKey.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
            byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
    		String plainText = new String(decryptedBytes, StandardCharsets.UTF_8);
    		System.out.println("AES解密的内容=" + plainText);
    	}

AES（Advanced Encryption Standard）使用相同的密钥进行加密和解密操作。这个示例中使用密钥字符串构建了一个 AES 密钥规范（SecretKeySpec），并通过 Cipher 类来进行加密和解密操作，使用 “AES/ECB/PKCS5Padding” 作为加密算法和填充模式。

**需要注意的是**，AES 是一个块密码算法，不同于 DES 等分块密码，它支持不同的密钥长度，如 AES-128、AES-192 和 AES-256。

在实际应用中，为了保证安全性，密钥应该足够长，同时需要确保密钥的安全生成、存储和传输。

#### Java 8 找不到 javax.crypto.spec.SecretKeySpec问题解决 ####

在Java 11 和Java 17版本中，上面示例运行正常，但是在Java 8 中会提示找不到 javax.crypto.spec.SecretKeySpec，在及基于Eclipse 开发中， 虽然import 了SecretKeySpec ， 但是会提示找不到这个类：

The import javax.crypto.spec.SecretKeySpec cannot be resolved

这里需要下载jce的扩展包，下载地址：  
[https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jce8-downloads.html][https_www.oracle.com_java_technologies_javase-jce8-downloads.html]

下载后解压，  
![在这里插入图片描述][134b7166560140639defa54e7cab97b0.png]

将 local\_policy.jar 和US\_export\_policy.jar 放入JRE 的security目录中，比如`C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_361\jre\lib\security\policy\unlimited`, 覆盖该目录下的同名文件：  
![在这里插入图片描述][74b2183fd3a84215bae8b3ab385098d3.png]

之后在 Eclipse 的项目中导入这两个文件。

### 在线代码 ###

*  [https://github.com/osxm/java-ency/blob/master/src/main/java/com/osxm/je/topic/security/SymmetricEncy.java][https_github.com_osxm_java-ency_blob_master_src_main_java_com_osxm_je_topic_security_SymmetricEncy.java]

--------------------

[Link 1]: https://blog.csdn.net/oscar999/article/details/123512793
[Java_PBE]: https://blog.csdn.net/oscar999/article/details/121870401
[https_www.oracle.com_java_technologies_javase-jce8-downloads.html]: https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jce8-downloads.html
[134b7166560140639defa54e7cab97b0.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/df84cf4a5c09431ca27b005a46eff266.png
[74b2183fd3a84215bae8b3ab385098d3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/2e284316be4c4447a43f7998ee91e7b9.png
[https_github.com_osxm_java-ency_blob_master_src_main_java_com_osxm_je_topic_security_SymmetricEncy.java]: https://github.com/osxm/java-ency/blob/master/src/main/java/com/osxm/je/topic/security/SymmetricEncy.java