Java实现加密和解密的源代码

本文转载于网络，抄录下来只是为了方便以后查找。原文地址：http://snowolf.iteye.com/blog/379860

加密解密，曾经是我一个毕业设计的重要组件。在工作了多年以后回想当时那个加密、解密算法，实在是太单纯了。
言归正传，这里我们主要描述Java已经实现的一些加密解密算法，最后介绍数字证书。
如基本的单向加密算法：

  • BASE64 严格地说，属于编码格式，而非加密算法
  • MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法)
  • SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)
  • HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码)

复杂的对称加密（DES、PBE）、非对称加密算法：

  • DES(Data Encryption Standard，数据加密算法)
  • PBE(Password-based encryption，基于密码验证)
  • RSA(算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)
  • DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议)
  • DSA(Digital Signature Algorithm，数字签名)
  • ECC(Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学)


    本篇内容简要介绍BASE64、MD5、SHA、HMAC几种方法。
MD5、SHA、HMAC这三种加密算法，可谓是非可逆加密，就是不可解密的加密方法。我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。
BASE64
按照RFC2045的定义，Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.）
常见于邮件、http加密，截取http信息，你就会发现登录操作的用户名、密码字段通过BASE64加密的。

通过java代码实现如下：

Java代码

  1. /**
  2. * BASE64解密
  3. * 
  4. * @param key
  5. * @return
  6. * @throws Exception
  7. */
  8. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {  
  9. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);  
  10. }  
  11. /**
  12. * BASE64加密
  13. * 
  14. * @param key
  15. * @return
  16. * @throws Exception
  17. */
  18. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {  
  19. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);  
  20. } 

主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder两个类，我们只需要知道使用对应的方法即可。另，BASE加密后产生的字节位数是8的倍数，如果不够位数以=符号填充。

MD5
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）缩写，广泛用于加密和解密技术，常用于文件校验。校验？不管文件多大，经过MD5后都能生成唯一的MD5值。好比现在的ISO校验，都是MD5校验。怎么用？当然是把ISO经过MD5后产生MD5的值。一般下载linux-ISO的朋友都见过下载链接旁边放着MD5的串。就是用来验证文件是否一致的。

通过java代码实现如下：

Java代码 收藏代码

  1. /**
  2. * MD5加密
  3. * 
  4. * @param data
  5. * @return
  6. * @throws Exception
  7. */
  8. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {  
  9.     MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
  10.     md5.update(data);  
  11. return md5.digest();  
  12. } 

通常我们不直接使用上述MD5加密。通常将MD5产生的字节数组交给BASE64再加密一把，得到相应的字符串。


SHA
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），数字签名等密码学应用中重要的工具，被广泛地应用于电子商务等信息安全领域。虽然，SHA与MD5通过碰撞法都被破解了，但是SHA仍然是公认的安全加密算法，较之MD5更为安全。

通过java代码实现如下：

Java代码 收藏代码

  1. /**
  2.      * SHA加密
  3.      * 
  4.      * @param data
  5.      * @return
  6.      * @throws Exception
  7.      */
  8. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {  
  9.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
  10.         sha.update(data);  
  11. return sha.digest();  
  12.     }  
  13. } 

HMAC
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码，基于密钥的Hash算法的认证协议。消息鉴别码实现鉴别的原理是，用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。

通过java代码实现如下：

Java代码 收藏代码

  1. /**
  2. * 初始化HMAC密钥
  3. * 
  4. * @return
  5. * @throws Exception
  6. */
  7. public static String initMacKey() throws Exception {  
  8.     KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);  
  9.     SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();  
  10. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
  11. }  
  12. /**
  13. * HMAC加密
  14. * 
  15. * @param data
  16. * @param key
  17. * @return
  18. * @throws Exception
  19. */
  20. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  
  21.     SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
  22.     Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
  23.     mac.init(secretKey);  
  24. return mac.doFinal(data);  
  25. } 

给出一个完整类，如下：

Java代码 收藏代码

  1. import java.security.MessageDigest;  
  2. import javax.crypto.KeyGenerator;  
  3. import javax.crypto.Mac;  
  4. import javax.crypto.SecretKey;  
  5. import sun.misc.BASE64Decoder;  
  6. import sun.misc.BASE64Encoder;  
  7. /**
  8. * 基础加密组件
  9. * 
  10. * @author 梁栋
  11. * @version 1.0
  12. * @since 1.0
  13. */
  14. public abstract class Coder {  
  15. public static final String KEY_SHA = "SHA";  
  16. public static final String KEY_MD5 = "MD5";  
  17. /**
  18.      * MAC算法可选以下多种算法
  19.      * 
  20.      * <pre>
  21.      * HmacMD5 
  22.      * HmacSHA1 
  23.      * HmacSHA256 
  24.      * HmacSHA384 
  25.      * HmacSHA512
  26.      * </pre>
  27.      */
  28. public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";  
  29. /**
  30.      * BASE64解密
  31.      * 
  32.      * @param key
  33.      * @return
  34.      * @throws Exception
  35.      */
  36. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {  
  37. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);  
  38.     }  
  39. /**
  40.      * BASE64加密
  41.      * 
  42.      * @param key
  43.      * @return
  44.      * @throws Exception
  45.      */
  46. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {  
  47. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);  
  48.     }  
  49. /**
  50.      * MD5加密
  51.      * 
  52.      * @param data
  53.      * @return
  54.      * @throws Exception
  55.      */
  56. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {  
  57.         MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
  58.         md5.update(data);  
  59. return md5.digest();  
  60.     }  
  61. /**
  62.      * SHA加密
  63.      * 
  64.      * @param data
  65.      * @return
  66.      * @throws Exception
  67.      */
  68. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {  
  69.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
  70.         sha.update(data);  
  71. return sha.digest();  
  72.     }  
  73. /**
  74.      * 初始化HMAC密钥
  75.      * 
  76.      * @return
  77.      * @throws Exception
  78.      */
  79. public static String initMacKey() throws Exception {  
  80.         KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);  
  81.         SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();  
  82. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
  83.     }  
  84. /**
  85.      * HMAC加密
  86.      * 
  87.      * @param data
  88.      * @param key
  89.      * @return
  90.      * @throws Exception
  91.      */
  92. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  
  93.         SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
  94.         Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
  95.         mac.init(secretKey);  
  96. return mac.doFinal(data);  
  97.     }  
  98. } 

再给出一个测试类：

Java代码 收藏代码

  1. import static org.junit.Assert.*;  
  2. import org.junit.Test;  
  3. /**
  4. * 
  5. * @author 梁栋
  6. * @version 1.0
  7. * @since 1.0
  8. */
  9. public class CoderTest {  
  10. @Test
  11. public void test() throws Exception {  
  12.         String inputStr = "简单加密";  
  13.         System.err.println("原文:\n" + inputStr);  
  14. byte[] inputData = inputStr.getBytes();  
  15.         String code = Coder.encryptBASE64(inputData);  
  16.         System.err.println("BASE64加密后:\n" + code);  
  17. byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);  
  18.         String outputStr = new String(output);  
  19.         System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr);  
  20. // 验证BASE64加密解密一致性
  21.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
  22. // 验证MD5对于同一内容加密是否一致
  23.         assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder  
  24.                 .encryptMD5(inputData));  
  25. // 验证SHA对于同一内容加密是否一致
  26.         assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder  
  27.                 .encryptSHA(inputData));  
  28.         String key = Coder.initMacKey();  
  29.         System.err.println("Mac密钥:\n" + key);  
  30. // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致
  31.         assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC(  
  32.                 inputData, key));  
  33.         BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));  
  34.         System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16));  
  35.         BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));  
  36.         System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32));  
  37.         BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));  
  38.         System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16));  
  39.     }  
  40. } 

控制台输出：

Console代码 收藏代码

  1. 原文:  
  2. 简单加密  
  3. BASE64加密后:  
  4. 566A5Y2V5Yqg5a+G  
  5. BASE64解密后:  
  6. 简单加密  
  7. Mac密钥:  
  8. uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke  
  9. pBIpkd7QHg==  
  10. MD5:  
  11. -550b4d90349ad4629462113e7934de56  
  12. SHA:  
  13. 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn  
  14. HMAC:  
  15. 2287d192387e95694bdbba2fa941009a 

注意
编译时，可能会看到如下提示：

引用

警告：sun.misc.BASE64Decoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除
import sun.misc.BASE64Decoder;
               ^
警告：sun.misc.BASE64Encoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除
import sun.misc.BASE64Encoder;
               ^

BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK实现类。虽然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。JRE 中 sun 和 com.sun 开头包的类都是未被文档化的，他们属于 java, javax 类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，一般来说是不推荐使用的。
    BASE64的加密解密是双向的，可以求反解。
    MD5、SHA以及HMAC是单向加密，任何数据加密后只会产生唯一的一个加密串，通常用来校验数据在传输过程中是否被修改。其中HMAC算法有一个密钥，增强了数据传输过程中的安全性，强化了算法外的不可控因素。
    单向加密的用途主要是为了校验数据在传输过程中是否被修改。

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