加密与解密

加密与解密

一、概述

1、对称加密

对称加密，就是加密和解密使用同一个密钥。（密钥的保密性至关重要）

• 常见的有 AES、DES、3DES、Blowfish 等

2、非对称加密

非对称加密，使用一对密钥：公钥和私钥。公钥用于加密，私钥用于解密。（公钥可以公开，而私钥必须保密）

• 常见的有 RSA、DSA、ECC 等。

3、哈希加密

哈希加密，用于将 任意长度的数据 转换为 固定长度的输出，通常称为哈希值或摘要。

• 常见的有 MD5、SHA-1、SHA-256。

哈希加密的特点：

• 不可逆：无法从哈希值反推出原始数据。
• 固定长度：无论输入数据的大小，哈希值的长度是固定的。
• 唯一性：相同的输入总是产生相同的哈希值。

理想情况下，不同的输入数据应产生不同的哈希值（尽管 MD5 和 SHA-1 存在碰撞漏洞）。

4、盐值

盐值（Salt）是一个随机数据，和原数据结合后进行哈希，用于增强密码存储安全性。

• 主要目的是防止彩虹表攻击（通过预计算的哈希表来快速破解密码）
• 加盐后，即使两个用户的密码相同，最终的哈希结果也会不同。

假设用户的密码是 123456，生成的盐值是 random_salt，哈希过程如下：

hashed_password = hash(random_salt + 123456)

存储时，数据库中会保存 random_salt 和 hashed_password。

5、小结

• 对称加密：同一个密钥，加密和解密速度快，适合快速加密大量数据，但密钥管理难度高。
• 非对称加密：一对密钥（公钥和私钥），安全性更高，但速度相对较慢。
• 哈希加密：不可逆，无法解密出原始数据，一般用于数据的校验，例如：密码。

这三种加密方式各有优缺点，通常在实际应用中会结合使用，以实现更高的安全性。

例如，在 HTTPS 中，使用 非对称加密 安全地交换 对称加密 的密钥，然后使用 对称加密 进行数据传输。

二、AES 对称加密

import java.util.Base64;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;public class AESExample {public static void main(String[] args) throws Exception {String plainText = "Hello, World!";SecretKey secretKey = generateAESKey();String encryptedText = encrypt(plainText, secretKey);String decryptedText = decrypt(encryptedText, secretKey);System.out.println("Original: " + plainText);System.out.println("Encrypted: " + encryptedText);System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);}public static SecretKey generateAESKey() throws Exception {KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");keyGenerator.init(128); // or 256return keyGenerator.generateKey();}public static String encrypt(String plainText, SecretKey key) throws Exception {Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);}public static String decrypt(String encryptedText, SecretKey key) throws Exception {Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));return new String(decryptedBytes);}
}

三、RSA 非对称加密

1、加密与解密

• A 生成公钥和私钥，私钥自己保留，公钥任何人可以获取。
• B 拿到公钥，将数据通过公钥加密，然后将密文传给 A。
• A 收到密文，通过私钥解密，得到明文。

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;
import javax.crypto.Cipher;public class RSAExample {public static void main(String[] args) throws Exception {String plainText = "Hello, RSA!";KeyPair keyPair = generateRSAKeyPair();String encryptedText = encrypt(plainText, keyPair.getPublic());String decryptedText = decrypt(encryptedText, keyPair.getPrivate());System.out.println("Original: " + plainText);System.out.println("Encrypted: " + encryptedText);System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);}public static KeyPair generateRSAKeyPair() throws Exception {KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");keyGen.initialize(2048);return keyGen.generateKeyPair();}public static String encrypt(String plainText, PublicKey publicKey) throws Exception {Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);}public static String decrypt(String encryptedText, PrivateKey privateKey) throws Exception {Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));return new String(decryptedBytes);}
}

2、签名与验签

验签是指通过私钥对消息进行签名，使得消息无法篡改和伪造。

• A 生成公钥和私钥，私钥自己保留，公钥任何人可以获取。
• A 使用私钥对消息加签，并将加签后的消息传给 B。
• B 通过公钥验签，如果返回是true，则说明消息是A发过来的且未被篡改。

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.util.Base64;public class RSASignatureExample {public static void main(String[] args) throws Exception {String message = "这是需要签名的消息";KeyPair keyPair = generateRSAKeyPair();// 数字签名String signature = signMessage(keyPair.getPrivate(), message);System.out.println("签名: " + signature);// 验证签名boolean isValid = verifySignature(keyPair.getPublic(), message, signature);System.out.println("签名有效性: " + isValid);}public static KeyPair generateRSAKeyPair() throws Exception {KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");keyGen.initialize(2048);return keyGen.generateKeyPair();}// 签名方法public static String signMessage(PrivateKey privateKey, String message) throws Exception {Signature rsa = Signature.getInstance("SHA256withRSA");rsa.initSign(privateKey);rsa.update(message.getBytes());byte[] signature = rsa.sign();return Base64.getEncoder().encodeToString(signature);}// 验证签名方法public static boolean verifySignature(PublicKey publicKey, String message, String signature) throws Exception {Signature rsa = Signature.getInstance("SHA256withRSA");rsa.initVerify(publicKey);rsa.update(message.getBytes());byte[] signatureBytes = Base64.getDecoder().decode(signature);return rsa.verify(signatureBytes);}}

四、MD5 哈希加密

常用于将密码加密后保存到数据库。用户输入密码后先 MD5 计算，再和数据库里的 MD5密码 比较。

import java.security.MessageDigest;public class MD5Example {public static void main(String[] args) throws Exception {String text = "Hello, MD5!";String hash = md5(text);System.out.println("MD5 Hash: " + hash);}public static String md5(String input) throws Exception {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");byte[] digest = md.digest(input.getBytes());return byteToHex(digest);}private static String byteToHex(byte[] digest) {StringBuilder hexString = new StringBuilder();for (byte b : digest) {String hex = Integer.toHexString(0xff & b);if (hex.length() == 1) {hexString.append('0');}hexString.append(hex);}return hexString.toString();}}

五、SHA 哈希加密

和 MD5 类似的信息摘要算法，但是它比 MD5 更加安全。

import java.security.MessageDigest;public class SHAExample {public static void main(String[] args) throws Exception {String text = "Hello, SHA-256!";String hash = sha256(text);System.out.println("SHA-256 Hash: " + hash);}// sha-1加密（160位，20字节，40个十六进制字符）public static String sha1(String input) throws Exception {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");byte[] digest = md.digest(input.getBytes());return byteToHex(digest);}// sha-256加密（256位，32字节，64个十六进制字符）public static String sha256(String input) throws Exception {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");byte[] digest = md.digest(input.getBytes());return byteToHex(digest);}// sha-512加密（512位，64字节，128个十六进制字符）public static String sha512(String input) throws Exception {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-512");byte[] digest = md.digest(input.getBytes());return byteToHex(digest);}private static String byteToHex(byte[] digest) {StringBuilder hexString = new StringBuilder();for (byte b : digest) {String hex = Integer.toHexString(0xff & b);if (hex.length() == 1) {hexString.append('0');}hexString.append(hex);}return hexString.toString();}}

由于安全性问题，MD5 和 SHA-1 不再被推荐用于安全相关的用途。SHA-256 和 SHA-512 是目前较为安全的选择。

对于简单的完整性检查，可以考虑使用 MD5，但需谨慎评估其风险。