密码与我们的生活息息相关，远到国家机密，近到个人账户，我们每天都在跟密码打交道：
那么，密码从何而来？生活中常见的加密是怎么实现的？怎么保证个人信息安全？本文将从这几方面进行浅谈，如有纰漏，敬请各位大佬指正。
代码部分从第二章节——常见加密算法开始，对代码比较感兴趣的铁子们可以从第二章节开始看。
一、 密码学发展史
密码学是网络安全、信息安全、区块链等产品的基础，常见的非对称加密、对称加密、散列函数等，都属于密码学范畴。
密码学有数千年的历史，从最开始的替换法到如今的非对称加密算法，经历了古典密码学，近代密码学和现代密码学三个阶段。密码学不仅仅是数学家们的智慧，更是如今网络空间安全的重要基础。
1.1 古典密码学
古典密码的加密方式主要有替换法和移位法。古典密码虽然很简单，但是在密码史上是使用的最久的加密方式，直到“概率论”的数学方法被发现，古典密码就被破解了。
1.2 近代密码学
古典密码的安全性受到了威胁，外加使用便利性较低，到了工业化时代，近现代密码被广泛应用。
恩尼格玛机
恩尼格玛机是二战时期纳粹德国使用的加密机器，后被英国破译，参与破译的人员有被称为计算机科学之父、人工智能之父的图灵。
1.3 现代密码学
① 散列函数
散列函数，也见杂凑函数、摘要函数或哈希函数，可将任意长度的消息经过运算，变成固定长度数值，常见的有MD5、SHA-1、SHA256，多应用在文件校验，数字签名中。
MD5 可以将任意长度的原文生成一个128位（16字节）的哈希值
SHA-1可以将任意长度的原文生成一个160位（20字节）的哈希值
② 对称密码
对称密码应用了相同的加密密钥和解密密钥。对称密码分为：序列密码(流密码)，分组密码(块密码)两种。流密码是对信息流中的每一个元素（一个字母或一个比特）作为基本的处理单元进行加密，块密码是先对信息流分块，再对每一块分别加密。
例如原文为1234567890，流加密即先对1进行加密，再对2进行加密，再对3进行加密……最后拼接成密文；块加密先分成不同的块，如1234成块，5678成块，90XX(XX为补位数字)成块，再分别对不同块进行加密，最后拼接成密文。前文提到的古典密码学加密方法，都属于流加密。
③ 非对称密码
对称密码的密钥安全极其重要，加密者和解密者需要提前协商密钥，并各自确保密钥的安全性，一但密钥泄露，即使算法是安全的也无法保障原文信息的私密性。
在实际的使用中，远程的提前协商密钥不容易实现，即使协商好，在远程传输过程中也容易被他人获取，因此非对称密钥此时就凸显出了优势。
非对称密码有两支密钥，公钥（publickey）和私钥（privatekey），加密和解密运算使用的密钥不同。用公钥对原文进行加密后，需要由私钥进行解密；用私钥对原文进行加密后（此时一般称为签名），需要由公钥进行解密（此时一般称为验签）。公钥可以公开的，大家使用公钥对信息进行加密，再发送给私钥的持有者，私钥持有者使用私钥对信息进行解密，获得信息原文。因为私钥只有单一人持有，因此不用担心被他人解密获取信息原文。
二、常见加密算法
让我们来看看生活中常见的几种加密方式：
2.1 对称加密算法
采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥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。
示例
- 我们现在有一个原文3要发送给B
- 设置密钥为108, 3 * 108 = 324, 将324作为密文发送给B
- B拿到密文324后, 使用324/108 = 3 得到原文
常见加密算法
DES : Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。
AES : Advanced Encryption Standard, 高级加密标准 .在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。
特点
- 加密速度快, 可以加密大文件
- 密文可逆, 一旦密钥文件泄漏, 就会导致数据暴露
- 加密后编码表找不到对应字符, 出现乱码
- 一般结合Base64使用
2.1.1 DES加密
示例代码 des加密算法
Cipher ：文档 https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/javax/crypto/Cipher.html#getInstance-java.lang.String-
运行：
出现这个bug的原因是DES算法规定，key必须是8个字节；
修改 密钥 key = “12345678” ，再次运行 ，出现乱码是因为对应的字节出现负数，但负数没有出现在 ascii 码表里面，所以出现乱码，需要配合base64进行转码
2.1.2 拓展：base64编码
在Java 8中，Base64编码已经成为Java类库的标准。
Java 8 内置了 Base64 编码的编码器和解码器。
Base64工具类提供了一套静态方法获取下面三种BASE64编解码器：
- 基本：输出被映射到一组字符A-Za-z0-9+/，编码不添加任何行标，输出的解码仅支持A-Za-z0-9+/。
- URL：输出映射到一组字符A-Za-z0-9+_，输出是URL和文件。
- MIME：输出隐射到MIME友好格式。输出每行不超过76字符，并且使用’\r’并跟随’\n’作为分割。编码输出最后没有行分割。
上面的例子用Java8自带的base64进行编码：
运行：
除了上面的编码方式外，base64还有其他的编码方式，由于笔者时间有限，没有过多研究，在此放入一个demo，供大家参考：
-
import org.junit.Test;
-
-
import java.io.UnsupportedEncodingException;
-
import java.util.Base64;
-
import java.util.UUID;
-
-
/**
-
* 在Java 8中，Base64编码已经成为Java类库的标准。
-
* Java 8 内置了 Base64 编码的编码器和解码器。
-
* Base64工具类提供了一套静态方法获取下面三种BASE64编解码器：
-
* <p>
-
* 基本：输出被映射到一组字符A-Za-z0-9+/，编码不添加任何行标，输出的解码仅支持A-Za-z0-9+/。
-
* URL：输出被映射到一组字符A-Za-z0-9+_，输出是URL和文件。
-
* MIME：输出隐射到MIME友好格式。输出每行不超过76字符，并且使用'\r'并跟随'\n'作为分割。编码输出最后没有行分割。
-
*/
-
public
class
Base64Test {
-
-
private
static final String UTF_8 =
"utf-8";
-
private
static final
int MAX =
10;
-
-
@Test
-
public void base64() throws UnsupportedEncodingException {
-
// test();
-
// basic();
-
url();
-
// mime();
-
-
}
-
-
/**
-
* 测试几个特殊字符
-
*/
-
private void test() throws UnsupportedEncodingException {
-
String ss =
"星期五?/\\|";
-
System.
out.println(
"ordinal : " + ss);
-
byte[] encode = Base64.getEncoder().encode(ss.getBytes(UTF_8));
-
System.
out.println(
"basic encode : " +
new String(encode, UTF_8));
-
-
byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(encode);
-
System.
out.println(
"Using Basic : " +
new String(decode, UTF_8));
-
-
byte[] decode1 = Base64.getUrlDecoder().decode(encode);
-
System.
out.println(
"Using URL : " +
new String(decode1, UTF_8));
-
-
byte[] decode2 = Base64.getMimeDecoder().decode(encode);
-
System.
out.println(
"Using MIME : " +
new String(decode2, UTF_8));
-
-
System.
out.println();
-
}
-
-
/**
-
* MIME编码器会使用基本的字母数字产生BASE64输出，
-
* 而且对MIME格式友好：每一行输出不超过76个字符，而且每行以“\r\n”符结束
-
*/
-
private void mime() throws UnsupportedEncodingException {
-
-
StringBuilder sb =
new StringBuilder();
-
for (
int t =
0; t < MAX; ++t) {
-
sb.append(UUID.randomUUID().toString());
-
}
-
-
byte[] toEncode = sb.toString().getBytes(
"utf-8");
-
String mimeEncoded = Base64.getMimeEncoder().encodeToString(toEncode);
-
System.
out.println(
"Using MIME : ");
-
System.
out.println(mimeEncoded);
-
}
-
-
/**
-
* 但由于URL对反斜线“/”有特殊的意义，因此URL编码需要替换掉它，使用下划线替换
-
* 如果是使用基本的编码器，那么输出可能会包含反斜线“/”字符，
-
* 但是如果使用URL编码器，那么输出的内容对URL来说是安全的。
-
*/
-
private void url() throws UnsupportedEncodingException {
-
-
String ordinal =
"subjects?abcd";
-
System.
out.println(
"ordinal : " + ordinal);
-
-
// 输出为: Using Basic Alphabet: c3ViamVjdHM/YWJjZA==
-
String basicEncoded = Base64.getEncoder().encodeToString(ordinal.getBytes(UTF_8));
-
System.
out.println(
"Using Basic : " + basicEncoded);
-
-
byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(basicEncoded);
-
System.
out.println(
"basic decode : " +
new String(decode, UTF_8));
-
System.
out.println();
-
System.
out.println(
"ordinal : " + ordinal);
-
String urlEncoded = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(ordinal.getBytes(UTF_8));
-
System.
out.println(
"Using URL : " + urlEncoded);
-
-
byte[] decode1 = Base64.getUrlDecoder().decode(urlEncoded);
-
System.
out.println(
"url decode : " +
new String(decode1, UTF_8));
-
System.
out.println();
-
-
String mimeEncoded = Base64.getMimeEncoder().encodeToString(ordinal.getBytes(UTF_8));
-
System.
out.println(
"Using mime : " + mimeEncoded);
-
byte[] decode2 = Base64.getMimeDecoder().decode(mimeEncoded);
-
System.
out.println(
"mime decode : " +
new String(decode2, UTF_8));
-
System.
out.println();
-
-
}
-
-
/**
-
* Basic编码是标准的BASE64编码，用于处理常规的需求：输出的内容不添加换行符，而且输出的内容由字母加数字组成。
-
*/
-
private void basic() throws UnsupportedEncodingException {
-
String s =
"some string";
-
System.
out.println(
"ordinal : " + s);
-
// 编码
-
String asB64 = Base64.getEncoder().encodeToString(s.getBytes(UTF_8));
-
// 输出为: c29tZSBzdHJpbmc=
-
System.
out.println(
"Using Basic : " + asB64);
-
-
// 解码
-
byte[] asBytes = Base64.getDecoder().decode(
"c29tZSBzdHJpbmc=");
-
// 输出为: some string
-
System.
out.println(
"basic decode : " +
new String(asBytes, UTF_8));
-
System.
out.println();
-
}
-
}
运行：
2.1.3 DES解密
在2.1.1中的例子基础上加入解密方法
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
-
import java.util.Base64;
-
-
public
class DesDemo {
-
// DES加密算法,key的大小必须是8个字节
-
-
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
String input =
"华为";
-
// DES加密算法，key的大小必须是8个字节
-
String key =
"12345678";
-
-
String transformation =
"DES";
// 9PQXVUIhaaQ=
-
// 指定获取密钥的算法
-
String algorithm =
"DES";
-
String encryptDES = encryptDES(input, key, transformation, algorithm);
-
System.out.println(
"加密:" + encryptDES);
-
String s = decryptDES(encryptDES, key, transformation, algorithm);
-
System.out.println(
"解密:" + s);
-
-
}
-
-
/**
-
* 使用DES加密数据
-
*
-
* @param input : 原文
-
* @param key : 密钥(DES,密钥的长度必须是8个字节)
-
* @param transformation : 获取Cipher对象的算法
-
* @param algorithm : 获取密钥的算法
-
* @return : 密文
-
* @throws Exception
-
*/
-
private
static
String encryptDES(
String input,
String key,
String transformation,
String algorithm) throws
Exception {
-
// 获取加密对象
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
-
// 创建加密规则
-
// 第一个参数key的字节
-
// 第二个参数表示加密算法
-
SecretKeySpec sks =
new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
-
// ENCRYPT_MODE：加密模式
-
// DECRYPT_MODE: 解密模式
-
// 初始化加密模式和算法
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks);
-
// 加密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
// 输出加密后的数据
-
String encode =
new
String(Base64.getEncoder().encode(bytes),
"UTF-8");
-
-
// System.out.println(encode);
-
return encode;
-
}
-
-
-
/**
-
* 使用DES解密
-
*
-
* @param input : 密文
-
* @param key : 密钥
-
* @param transformation : 获取Cipher对象的算法
-
* @param algorithm : 获取密钥的算法
-
* @throws Exception
-
* @return: 原文
-
*/
-
private
static
String decryptDES(
String input,
String key,
String transformation,
String algorithm) throws
Exception {
-
// 1,获取Cipher对象
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
-
// 指定密钥规则
-
SecretKeySpec sks =
new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
-
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sks);
-
// 3. 解密，上面使用的base64编码，下面直接用密文
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(input));
-
-
// System.out.println("解密" + new String(decode, "UTF-8"));
-
// 因为是明文，所以直接返回
-
return
new
String(bytes);
-
}
-
}
运行：
2.1.4 AES加密解密
AES 加密解密和 DES 加密解密代码一样，只需要修改加密算法就行，在此不做过多阐述，值得注意的是：AES 加密的密钥key ， 需要传入16个字节.
2.1.5 加密模式
AES的加密模式如下：
参考链接：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/javax/crypto/Cipher.html
这里主要介绍两种加密模式：ECB和CBC
ECB
Electronic codebook, 电子密码本. 需要加密的消息按照块密码的块大小被分为数个块，并对每个块进行独立加密
- 优点 : 可以并行处理数据
- 缺点 : 同样的原文生成同样的密文, 不能很好的保护数据
- 同时加密，原文是一样的，加密出来的密文也是一样的
CBC
Cipher-block chaining, 密码块链接. 每个明文块先与前一个密文块进行异或后，再进行加密。在这种方法中，每个密文块都依赖于它前面的所有明文块
- 优点 : 同样的原文生成的密文不一样
- 缺点 : 串行处理数据.
2.1.6 填充模式
当需要按块处理的数据, 数据长度不符合块处理需求时, 按照一定的方法填充满块长的规则，这里主要介绍以下两种：
NoPadding
- 不填充.
- 在DES加密算法下, 要求原文长度必须是8byte的整数倍
- 在AES加密算法下, 要求原文长度必须是16byte的整数倍
PKCS5Padding
- 数据块的大小为8位, 不够就补足
Tips
- 默认情况下, 加密模式和填充模式为 : ECB/PKCS5Padding
- 如果使用CBC模式, 在初始化Cipher对象时, 需要增加参数, 初始化向量IV : IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());
加密模式和填充模式：其中括号里数字表示加密位数，位数越高，则越安全
加密模式和填充模式例子
-
/*
-
* Copyright (c) Huawei Technologies Co., Ltd. 2020-2020. All rights reserved.
-
*/
-
-
package com.huawei.it.jalor.boot.test;
-
-
/**
-
* 功能描述: 加密模式和填充模式例子
-
*
-
* @author cWX970190
-
* @since 2020-10-11
-
*/
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
-
-
public
class DesDemo {
-
// DES加密算法,key的大小必须是8个字节
-
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
-
String input =
"华为";
-
-
// DES加密算法，key的大小必须是8个字节
-
String key =
"12345678";
-
-
// 指定获取Cipher的算法,如果没有指定加密模式和填充模式,ECB/PKCS5Padding就是默认值
-
// String transformation = "DES"; // 9PQXVUIhaaQ=
-
-
//String transformation = "DES/ECB/PKCS5Padding"; // 9PQXVUIhaaQ=
-
-
// CBC模式,必须指定初始向量,初始向量中密钥的长度必须是8个字节
-
// String transformation = "DES/CBC/PKCS5Padding"; // 9PQXVUIhaaQ=
-
-
// NoPadding模式,原文的长度必须是8个字节的整倍数 ，所以必须把 硅谷改成硅谷12
-
String transformation =
"DES/CBC/NoPadding";
// 9PQXVUIhaaQ=
-
-
// 指定获取密钥的算法
-
String algorithm =
"DES";
-
-
String encryptDES = encryptDES(input, key, transformation, algorithm);
-
-
System.out.println(
"加密:" + encryptDES);
-
String s = dncryptDES(encryptDES, key, transformation, algorithm);
-
System.out.println(
"解密:" + s);
-
-
}
-
-
/**
-
* 使用DES加密数据
-
*
-
* @param input : 原文
-
* @param key : 密钥(DES,密钥的长度必须是8个字节)
-
* @param transformation : 获取Cipher对象的算法
-
* @param algorithm : 获取密钥的算法
-
* @return : 密文
-
* @throws Exception
-
*/
-
private
static
String encryptDES(
String input,
String key,
String transformation,
String algorithm) throws
Exception {
-
// 获取加密对象
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
-
// 创建加密规则
-
// 第一个参数key的字节
-
// 第二个参数表示加密算法
-
SecretKeySpec sks =
new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
-
// ENCRYPT_MODE：加密模式
-
// DECRYPT_MODE: 解密模式
-
// 初始向量，参数表示跟谁进行异或，初始向量的长度必须是8位
-
// IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());
-
-
// 初始化加密模式和算法
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks);
-
// 加密
-
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
-
// 输出加密后的数据
-
String encode = Base64.encode(bytes);
-
-
return encode;
-
}
-
-
/**
-
* 使用DES解密
-
*
-
* @param input : 密文
-
* @param key : 密钥
-
* @param transformation : 获取Cipher对象的算法
-
* @param algorithm : 获取密钥的算法
-
* @throws Exception
-
* @return: 原文
-
*/
-
private
static
String dncryptDES(
String input,
String key,
String transformation,
String algorithm) throws
Exception {
-
// 1,获取Cipher对象
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
-
// 指定密钥规则
-
SecretKeySpec sks =
new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
-
// IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());
-
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sks);
-
// 3. 解密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.decode(input));
-
-
return
new
String(bytes);
-
}
-
}
运行：
非填充模式下，原文必须是8个字节，修改加密模式为：
String transformation = "DES/CBC/PKCS5Padding";再次运行：
发现加密没有问题，但是解密时需要添加一个参数，添加参数并修改初始化规则：
-
// 初始向量，参数表示跟谁进行异或，初始向量的长度必须是8位
-
IvParameterSpec iv =
new IvParameterSpec(key.getBytes());
-
-
// 初始化加密模式和算法
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks,iv);
再次运行：
在测试 AES 的时候需要注意，key需要16个字节，加密向量也需要16个字节 ，其他方式跟 DES 一样。
2.2 消息摘要（单向散列）函数
消息摘要（Message Digest）又称为数字摘要(Digital Digest)
它是一个唯一对应一个消息或文本的固定长度的值，它由一个单向Hash加密函数对消息进行作用而产生
使用数字摘要生成的值是不可以篡改的，为了保证文件或者值的安全
2.2.1 特点
无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的。例如应用MD5算法摘要的消息有128个比特位，用SHA-1算法摘要的消息最终有160比特位的输出
只要输入的消息不同，对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同；但相同的输入必会产生相同的输出
消息摘要是单向、不可逆的
常见算法 :
- MD5
- SHA1
- SHA256
- SHA512
浏览器搜索 tomcat ，进入官网下载 ，会经常发现有 sha1，sha512 , 这些都是数字摘要
2.2.2 获取字符串消息摘要
运行：
使用在线 md5 加密 ，发现我们生成的值和代码生成的值不一样，那是因为消息摘要不是使用base64进行编码的，所以我们需要把值转成16进制。
数字摘要转换成 16 进制
-
package com.huawei.it.jalor.boot.test;
-
-
/**
-
* 功能描述
-
*
-
* @author cWX970190
-
* @since 2020-10-11
-
*/
-
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
-
import java.security.MessageDigest;
-
-
public
class DigestDemo1 {
-
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception{
-
// 原文
-
String input =
"aa";
-
// 算法
-
String algorithm =
"MD5";
-
// 获取数字摘要对象
-
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
-
// 获取消息数字摘要的字节数组
-
byte[] digest = messageDigest.digest(input.getBytes(
"UTF-8"));
-
// System.out.println(new String(digest));
-
// base64编码
-
// System.out.println(Base64.encode(digest));
-
// 创建对象用来拼接
-
StringBuilder sb =
new StringBuilder();
-
-
for (byte b : digest) {
-
// 转成 16进制
-
String s =
Integer.toHexString(b &
0xff);
-
//System.out.println(s);
-
if (s.length() ==
1){
-
// 如果生成的字符只有一个，前面补0
-
s =
"0"+s;
-
}
-
sb.append(s);
-
}
-
System.out.println(sb.toString());
-
-
}
-
}
运行，结果和在线一致：
2.2.3 其他消息摘要算法
-
/**
-
* 功能描述
-
*
-
* @author cWX970190
-
* @since 2020-10-11
-
*/
-
import java.security.MessageDigest;
-
-
/**
-
* DigestDemo1
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-03-17
-
* @Description:
-
*/
-
public
class DigestDemo1 {
-
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception{
-
// 4124bc0a9335c27f086f24ba207a4912 md5 在线校验
-
// QSS8CpM1wn8IbyS6IHpJEg== 消息摘要使用的是16进制
-
// 原文
-
String input =
"aa";
-
// 算法
-
String algorithm =
"MD5";
-
// 获取数字摘要对象
-
String md5 = getDigest(input,
"MD5");
-
System.out.println(md5);
-
-
String sha1 = getDigest(input,
"SHA-1");
-
System.out.println(sha1);
-
-
String sha256 = getDigest(input,
"SHA-256");
-
System.out.println(sha256);
-
-
String sha512 = getDigest(input,
"SHA-512");
-
System.out.println(sha512);
-
-
-
}
-
-
private
static
String toHex(byte[] digest) throws
Exception {
-
-
// System.out.println(new String(digest));
-
// base64编码
-
// System.out.println(Base64.encode(digest));
-
// 创建对象用来拼接
-
StringBuilder sb =
new StringBuilder();
-
-
for (byte b : digest) {
-
// 转成 16进制
-
String s =
Integer.toHexString(b &
0xff);
-
if (s.length() ==
1){
-
// 如果生成的字符只有一个，前面补0
-
s =
"0"+s;
-
}
-
sb.append(s);
-
}
-
System.out.println(
"16进制数据的长度：" + sb.toString().getBytes().length);
-
return sb.toString();
-
}
-
-
private
static
String getDigest(
String input,
String algorithm) throws
Exception {
-
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
-
// 消息数字摘要
-
byte[] digest = messageDigest.digest(input.getBytes());
-
System.out.println(
"密文的字节长度:" + digest.length);
-
-
return toHex(digest);
-
}
-
}
运行：
2.2.4 获取文件消息摘要
-
import java.io.ByteArrayOutputStream;
-
import java.io.FileInputStream;
-
import java.security.MessageDigest;
-
-
/**
-
* DigestDemo
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-11
-
* @Description:
-
*/
-
public
class DigestDemo {
-
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception{
-
String input =
"aa";
-
String algorithm =
"MD5";
-
-
// sha1 可以实现秒传功能
-
-
String sha1 = getDigestFile(
"C:\\Users\\cwx970190\\Documents\\apache-tomcat-9.0.38.zip",
"SHA-1");
-
System.out.println(sha1);
-
-
String sha512 = getDigestFile(
"C:\\Users\\cwx970190\\Documents\\apache-tomcat-9.0.38.zip",
"SHA-512");
-
System.out.println(sha512);
-
-
// String md5 = getDigest("aa", "MD5");
-
// System.out.println(md5);
-
//
-
// String md51 = getDigest("aa ", "MD5");
-
// System.out.println(md51);
-
}
-
-
private
static
String getDigestFile(
String filePath,
String algorithm) throws
Exception{
-
FileInputStream fis =
new FileInputStream(filePath);
-
int len;
-
byte[] buffer =
new byte[
1024];
-
ByteArrayOutputStream baos =
new ByteArrayOutputStream();
-
while ( (len = fis.read(buffer))!=
-1){
-
baos.write(buffer,
0,len);
-
}
-
// 获取消息摘要对象
-
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
-
// 获取消息摘要
-
byte[] digest = messageDigest.digest(baos.toByteArray());
-
System.out.println(
"密文的字节长度："+digest.length);
-
return toHex(digest);
-
}
-
-
private
static
String getDigest(
String input,
String algorithm) throws
Exception{
-
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
-
byte[] digest = messageDigest.digest(input.getBytes());
-
System.out.println(
"密文的字节长度："+digest.length);
-
return toHex(digest);
-
}
-
-
private
static
String toHex(byte[] digest) {
-
// System.out.println(new String(digest));
-
// 消息摘要进行表示的时候，是用16进制进行表示
-
StringBuilder sb =
new StringBuilder();
-
for (byte b : digest) {
-
// 转成16进制
-
-
String s =
Integer.toHexString(b &
0xff);
-
// 保持数据的完整性，前面不够的用0补齐
-
if (s.length()==
1){
-
s=
"0"+s;
-
}
-
sb.append(s);
-
}
-
System.out.println(
"16进制数据的长度:"+ sb.toString().getBytes().length);
-
return sb.toString();
-
}
-
}
运行结果：
查看官网上的sha512加密结果，发现一致：
使用 sha-1 算法，可以实现秒传功能，只要是同一文件的加密，不管如何修改文件的名字，最后得到的值是一样的，具体可以自己测试。
不过，如果原文不一样，例如，下图上面的原文多两个空格：
运行后：
总结
- MD5算法 : 摘要结果16个字节, 转16进制后32个字节
- SHA1算法 : 摘要结果20个字节, 转16进制后40个字节
- SHA256算法 : 摘要结果32个字节, 转16进制后64个字节
- SHA512算法 : 摘要结果64个字节, 转16进制后128个字节
2.3 非对称加密
简介：
① 非对称加密算法又称现代加密算法。
② 非对称加密是计算机通信安全的基石，保证了加密数据不会被破解。
③ 与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥(publickey) 和私有密(privatekey)
④ 公开密钥和私有密钥是一对
⑤ 如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。
⑥ 如果用私有密钥对数据进行加密，只有用对应的公开密钥才能解密。
⑦ 因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。
示例
首先生成密钥对, 公钥为(5,14), 私钥为(11,14)
现在A希望将原文2发送给B
A使用公钥加密数据. 2的5次方mod 14 = 4 , 将密文4发送给B
B使用私钥解密数据. 4的11次方mod14 = 2, 得到原文2
特点
- 加密和解密使用不同的密钥
- 如果使用私钥加密, 只能使用公钥解密
- 如果使用公钥加密, 只能使用私钥解密
- 处理数据的速度较慢, 因为安全级别高
常见算法
RSA
ECC
2.3.1 生成公钥和私钥
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
import org.apache.commons.io.FileUtils;
-
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
-
import java.io.File;
-
import java.nio.charset.Charset;
-
import java.security.*;
-
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
-
/**
-
* RSAdemo
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class RSAdemo {
-
public
static void main(
String[] args)
throws
Exception {
-
-
// 加密算法
-
String algorithm =
"RSA";
-
// 创建密钥对生成器对象
-
KeyPairGenerator keyPairGenerator =
KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
-
// 生成密钥对
-
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
-
// 生成私钥
-
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
-
// 生成公钥
-
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
-
// 获取私钥字节数组
-
byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
-
// 获取公钥字节数组
-
byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
-
// 对公私钥进行base64编码
-
String privateKeyString =
Base64.encode(privateKeyEncoded);
-
String publicKeyString =
Base64.encode(publicKeyEncoded);
-
// 打印私钥
-
System.out.
println(privateKeyString);
-
// 打印公钥
-
System.out.
println(publicKeyString);
-
}
-
}
运行程序，先打印私钥，再打印公钥：
2.3.2 私钥加密
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import java.security.KeyPair;
-
import java.security.KeyPairGenerator;
-
import java.security.PrivateKey;
-
import java.security.PublicKey;
-
/**
-
* RSAdemo
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class RSAdemo {
-
public
static void main(
String[] args)
throws
Exception {
-
String input =
"华为";
-
// 加密算法
-
String algorithm =
"RSA";
-
// 创建密钥对生成器对象
-
KeyPairGenerator keyPairGenerator =
KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
-
// 生成密钥对
-
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
-
// 生成私钥
-
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
-
// 生成公钥
-
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
-
// 获取私钥字节数组
-
byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
-
// 获取公钥字节数组
-
byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
-
// 对公私钥进行base64编码
-
String privateKeyString =
Base64.encode(privateKeyEncoded);
-
String publicKeyString =
Base64.encode(publicKeyEncoded);
-
-
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher =
Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 初始化加密
-
// 第一个参数:加密的模式
-
// 第二个参数：使用私钥进行加密
-
cipher.
init(
Cipher.
ENCRYPT_MODE,privateKey);
-
// 私钥加密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
System.out.
println(
Base64.encode(bytes));
-
-
}
-
}
运行程序：
2.3.3 私钥加密私钥解密
-
public
class RSAdemo {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
String input =
"华为";
-
// 加密算法
-
String algorithm =
"RSA";
-
// 创建密钥对生成器对象
-
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
-
// 生成密钥对
-
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
-
// 生成私钥
-
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
-
// 生成公钥
-
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
-
// 获取私钥字节数组
-
byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
-
// 获取公钥字节数组
-
byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
-
// 对公私钥进行base64编码
-
String privateKeyString = Base64.encode(privateKeyEncoded);
-
String publicKeyString = Base64.encode(publicKeyEncoded);
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 初始化加密
-
// 第一个参数:加密的模式
-
// 第二个参数：使用私钥进行加密
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,privateKey);
-
// 私钥加密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
System.out.println(Base64.encode(bytes));
-
// 私钥进行解密
-
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey);
-
// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码
-
byte[] bytes1 = cipher.doFinal(bytes);
-
System.out.println(
new
String(bytes1));
-
-
}
-
}
运行结果error，因为私钥加密，只能公钥解密：
2.3.4 私钥加密公钥解密
修改2.3.3中的代码
-
// 公钥进行解密
-
cipher.
init(Cipher.DECRYPT_MODE,publicKey);
再次运行
2.3.5 公钥加密和公钥解密
一样会报错
2.3.6 保存公私钥
有些情况下需要把加密和解密的方法全部到本地的根目录下面：
-
/*
-
* Copyright (c) Huawei Technologies Co., Ltd. 2020-2020. All rights reserved.
-
*/
-
-
package com.huawei.it.jalor.boot.test;
-
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
import org.apache.commons.io.FileUtils;
-
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import java.io.File;
-
import java.nio.charset.Charset;
-
import java.security.Key;
-
import java.security.KeyPair;
-
import java.security.KeyPairGenerator;
-
import java.security.PrivateKey;
-
import java.security.PublicKey;
-
/**
-
* RSAdemo
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class RSAdemo {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
String input =
"硅谷";
-
// 加密算法
-
String algorithm =
"RSA";
-
-
//生成密钥对并保存在本地文件中
-
generateKeyToFile(algorithm,
"a.pub",
"a.pri");
-
-
//加密
-
// String s = encryptRSA(algorithm, privateKey, input);
-
// 解密
-
// String s1 = decryptRSA(algorithm, publicKey, s);
-
// System.out.println(s1);
-
-
-
}
-
-
/**
-
* 生成密钥对并保存在本地文件中
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param pubPath : 公钥保存路径
-
* @param priPath : 私钥保存路径
-
* @throws Exception
-
*/
-
private
static
void generateKeyToFile(
String algorithm,
String pubPath,
String priPath) throws
Exception {
-
// 获取密钥对生成器
-
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
-
// 获取密钥对
-
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
-
// 获取公钥
-
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
-
// 获取私钥
-
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
-
// 获取byte数组
-
byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
-
byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
-
// 进行Base64编码
-
String publicKeyString = Base64.encode(publicKeyEncoded);
-
String privateKeyString = Base64.encode(privateKeyEncoded);
-
// 保存文件
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(pubPath), publicKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(priPath), privateKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
-
}
-
-
/**
-
* 解密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param encrypted : 密文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 原文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String decryptRSA(
String algorithm,Key key,
String encrypted) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 私钥进行解密
-
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
-
// 由于密文进行了Base64编码, 在这里需要进行解码
-
byte[] decode = Base64.decode(encrypted);
-
// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码
-
byte[] bytes1 = cipher.doFinal(decode);
-
System.out.println(
new
String(bytes1));
-
return
new
String(bytes1);
-
-
}
-
/**
-
* 使用密钥加密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param input : 原文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 密文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String encryptRSA(
String algorithm,Key key,
String input) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 初始化加密
-
// 第一个参数:加密的模式
-
// 第二个参数：使用私钥进行加密
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
-
// 私钥加密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
// 对密文进行Base64编码
-
System.out.println(Base64.encode(bytes));
-
return Base64.encode(bytes);
-
}
-
}
运行程序后，本地多了两个文件，打开：
2.3.7 读取私钥
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
import org.apache.commons.io.FileUtils;
-
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
-
import java.io.File;
-
import java.nio.charset.Charset;
-
import java.security.*;
-
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
-
/**
-
* RSAdemo
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class RSAdemo {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
String input =
"硅谷";
-
// 加密算法
-
String algorithm =
"RSA";
-
PrivateKey privateKey = getPrivateKey(
"a.pri", algorithm);
-
-
-
-
}
-
-
public
static PrivateKey getPrivateKey(
String priPath,
String algorithm) throws
Exception{
-
// 将文件内容转为字符串
-
String privateKeyString = FileUtils.readFileToString(
new File(priPath), Charset.defaultCharset());
-
// 获取密钥工厂
-
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
-
// 构建密钥规范 进行Base64解码
-
PKCS8EncodedKeySpec spec =
new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKeyString));
-
// 生成私钥
-
return keyFactory.generatePrivate(spec);
-
}
-
-
/**
-
* 生成密钥对并保存在本地文件中
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param pubPath : 公钥保存路径
-
* @param priPath : 私钥保存路径
-
* @throws Exception
-
*/
-
private
static
void generateKeyToFile(
String algorithm,
String pubPath,
String priPath) throws
Exception {
-
// 获取密钥对生成器
-
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
-
// 获取密钥对
-
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
-
// 获取公钥
-
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
-
// 获取私钥
-
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
-
// 获取byte数组
-
byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
-
byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
-
// 进行Base64编码
-
String publicKeyString = Base64.encode(publicKeyEncoded);
-
String privateKeyString = Base64.encode(privateKeyEncoded);
-
// 保存文件
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(pubPath), publicKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(priPath), privateKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
-
}
-
-
/**
-
* 解密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param encrypted : 密文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 原文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String decryptRSA(
String algorithm,Key key,
String encrypted) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 私钥进行解密
-
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
-
// 由于密文进行了Base64编码, 在这里需要进行解码
-
byte[] decode = Base64.decode(encrypted);
-
// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码
-
byte[] bytes1 = cipher.doFinal(decode);
-
System.out.println(
new
String(bytes1));
-
return
new
String(bytes1);
-
-
}
-
/**
-
* 使用密钥加密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param input : 原文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 密文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String encryptRSA(
String algorithm,Key key,
String input) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 初始化加密
-
// 第一个参数:加密的模式
-
// 第二个参数：使用私钥进行加密
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
-
// 私钥加密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
// 对密文进行Base64编码
-
System.out.println(Base64.encode(bytes));
-
return Base64.encode(bytes);
-
}
-
}
2.3.8 读取公钥
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
import org.apache.commons.io.FileUtils;
-
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
-
import java.io.File;
-
import java.nio.charset.Charset;
-
import java.security.*;
-
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
-
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
-
-
/**
-
* RSAdemo
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class RSAdemo {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
String input =
"硅谷";
-
// 加密算法
-
String algorithm =
"RSA";
-
PrivateKey privateKey = getPrivateKey(
"a.pri", algorithm);
-
PublicKey publicKey = getPublicKey(
"a.pub", algorithm);
-
-
String s = encryptRSA(algorithm, privateKey, input);
-
String s1 = decryptRSA(algorithm, publicKey, s);
-
System.out.println(s);
-
System.out.println(s1);
-
-
-
}
-
-
public
static PublicKey getPublicKey(
String pulickPath,
String algorithm) throws
Exception{
-
// 将文件内容转为字符串
-
String publicKeyString = FileUtils.readFileToString(
new File(pulickPath), Charset.defaultCharset());
-
// 获取密钥工厂
-
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
-
// 构建密钥规范 进行Base64解码
-
X509EncodedKeySpec spec =
new X509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicKeyString));
-
// 生成公钥
-
return keyFactory.generatePublic(spec);
-
}
-
-
public
static PrivateKey getPrivateKey(
String priPath,
String algorithm) throws
Exception{
-
// 将文件内容转为字符串
-
String privateKeyString = FileUtils.readFileToString(
new File(priPath), Charset.defaultCharset());
-
// 获取密钥工厂
-
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
-
// 构建密钥规范 进行Base64解码
-
PKCS8EncodedKeySpec spec =
new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKeyString));
-
// 生成私钥
-
return keyFactory.generatePrivate(spec);
-
}
-
-
/**
-
* 生成密钥对并保存在本地文件中
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param pubPath : 公钥保存路径
-
* @param priPath : 私钥保存路径
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
void generateKeyToFile(
String algorithm,
String pubPath,
String priPath) throws
Exception {
-
// 获取密钥对生成器
-
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
-
// 获取密钥对
-
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
-
// 获取公钥
-
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
-
// 获取私钥
-
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
-
// 获取byte数组
-
byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
-
byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
-
// 进行Base64编码
-
String publicKeyString = Base64.encode(publicKeyEncoded);
-
String privateKeyString = Base64.encode(privateKeyEncoded);
-
// 保存文件
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(pubPath), publicKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(priPath), privateKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
-
}
-
-
/**
-
* 解密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param encrypted : 密文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 原文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String decryptRSA(
String algorithm,Key key,
String encrypted) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 私钥进行解密
-
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
-
// 由于密文进行了Base64编码, 在这里需要进行解码
-
byte[] decode = Base64.decode(encrypted);
-
// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码
-
byte[] bytes1 = cipher.doFinal(decode);
-
return
new
String(bytes1);
-
-
}
-
/**
-
* 使用密钥加密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param input : 原文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 密文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String encryptRSA(
String algorithm,Key key,
String input) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 初始化加密
-
// 第一个参数:加密的模式
-
// 第二个参数：使用私钥进行加密
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
-
// 私钥加密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
// 对密文进行Base64编码
-
return Base64.encode(bytes);
-
}
-
}
运行程序
2.4 数字签名
我们经常会用到数字签名，只是大家平时不太注意，比如我们访问银行 ，证券公司，基金公司，金融类的公司网站全部都是 https 协议，如果是 https 协议，那么都需要有一个证书。签名可以用来验证网络传输数据的时候，数据是否被人篡改。
签名的作用简单来说就是证明某个文件上的内容确实是我写的，别人不能冒充我的签名（不可伪造），我也不能否认上面的签名是我的（不可抵赖）。
我们知道，手写签名之所以不能伪造，是因为每一个人的笔迹都是独一无二的，即使模仿，也可以通过专家鉴定分别出来。而不可抵赖，是因为每个人的笔迹都有固定特征，这些特征是很难摆脱的。
正是这两点特性使得手写签名在日常生活中被广泛承认，比如签合同、借条等等。
数字签名的要求是，只有我自己能签我的名字，其他人能验证我的签名，但是不能伪造我的签名。
2.4.1 网页加密
我们看一个应用“数字证书”的实例：https协议。这个协议主要用于网页加密
首先，客户端向服务器发出加密请求。
服务器用自己的私钥加密网页以后，连同本身的数字证书，一起发送给客户端。
客户端（浏览器）的“证书管理器”，有“受信任的根证书颁发机构”列表。客户端会根据这张列表，查看解开数字证书的公钥是否在列表之内。
如果数字证书记载的网址，与你正在浏览的网址不一致，就说明这张证书可能被冒用，浏览器会发出警告。
如果这张数字证书不是由受信任的机构颁发的，浏览器会发出另一种警告。
如果数字证书是可靠的，客户端就可以使用证书中的服务器公钥，对信息进行加密，然后与服务器交换加密信息。
2.4.2 证书从哪里来
“证书中心”（certificate authority，简称CA），为公钥做认证。证书中心用自己的私钥，对公钥和一些相关信息一起加密，生成“数字证书”（Digital Certificate）。
拿到数字证书以后，就可以放心了。以后只要在签名的同时，再附上数字证书就行了。
用CA的公钥解开数字证书，就可以拿到真实的公钥了，然后就能证明“数字签名”是否真的是公司签的。
修改之前的RSAdemo代码:
-
/*
-
* Copyright (c) Huawei Technologies Co., Ltd. 2020-2020. All rights reserved.
-
*/
-
-
package com.huawei.it.jalor.boot.test;
-
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
import org.apache.commons.io.FileUtils;
-
-
import javax.crypto.Cipher;
-
import java.io.File;
-
import java.nio.charset.Charset;
-
import java.security.Key;
-
import java.security.KeyFactory;
-
import java.security.KeyPair;
-
import java.security.KeyPairGenerator;
-
import java.security.PrivateKey;
-
import java.security.PublicKey;
-
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
-
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
-
-
-
/**
-
* RSAdemo
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class RSAdemo {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
String input =
"硅谷";
-
// 加密算法
-
String algorithm =
"RSA";
-
PrivateKey privateKey = getPrivateKey(
"a.pri", algorithm);
-
PublicKey publicKey = getPublicKey(
"a.pub", algorithm);
-
String s = encryptRSA(algorithm, privateKey, input);
-
String s1 = decryptRSA(algorithm, publicKey, s);
-
System.out.println(s);
-
System.out.println(s1);
-
-
-
}
-
-
public
static PublicKey getPublicKey(
String pulickPath,
String algorithm) throws
Exception{
-
// 将文件内容转为字符串
-
String publicKeyString = FileUtils.readFileToString(
new File(pulickPath), Charset.defaultCharset());
-
// 获取密钥工厂
-
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
-
// 构建密钥规范 进行Base64解码
-
X509EncodedKeySpec spec =
new X509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicKeyString));
-
// 生成公钥
-
return keyFactory.generatePublic(spec);
-
}
-
-
public
static PrivateKey getPrivateKey(
String priPath,
String algorithm) throws
Exception{
-
// 将文件内容转为字符串
-
String privateKeyString = FileUtils.readFileToString(
new File(priPath), Charset.defaultCharset());
-
// 获取密钥工厂
-
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
-
// 构建密钥规范 进行Base64解码
-
PKCS8EncodedKeySpec spec =
new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKeyString));
-
// 生成私钥
-
return keyFactory.generatePrivate(spec);
-
}
-
-
/**
-
* 生成密钥对并保存在本地文件中
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param pubPath : 公钥保存路径
-
* @param priPath : 私钥保存路径
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
void generateKeyToFile(
String algorithm,
String pubPath,
String priPath) throws
Exception {
-
// 获取密钥对生成器
-
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
-
// 获取密钥对
-
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
-
// 获取公钥
-
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
-
// 获取私钥
-
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
-
// 获取byte数组
-
byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
-
byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
-
// 进行Base64编码
-
String publicKeyString = Base64.encode(publicKeyEncoded);
-
String privateKeyString = Base64.encode(privateKeyEncoded);
-
// 保存文件
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(pubPath), publicKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
FileUtils.writeStringToFile(
new File(priPath), privateKeyString, Charset.forName(
"UTF-8"));
-
-
}
-
-
/**
-
* 解密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param encrypted : 密文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 原文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String decryptRSA(
String algorithm,Key key,
String encrypted) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 私钥进行解密
-
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
-
// 由于密文进行了Base64编码, 在这里需要进行解码
-
byte[] decode = Base64.decode(encrypted);
-
// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码
-
byte[] bytes1 = cipher.doFinal(decode);
-
return
new
String(bytes1);
-
-
}
-
/**
-
* 使用密钥加密数据
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param input : 原文
-
* @param key : 密钥
-
* @return : 密文
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static
String encryptRSA(
String algorithm,Key key,
String input) throws
Exception{
-
// 创建加密对象
-
// 参数表示加密算法
-
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
-
// 初始化加密
-
// 第一个参数:加密的模式
-
// 第二个参数：使用私钥进行加密
-
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
-
// 私钥加密
-
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
-
// 对密文进行Base64编码
-
return Base64.encode(bytes);
-
}
-
-
/**
-
* 从文件中加载公钥
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param filePath : 文件路径
-
* @return : 公钥
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static PublicKey loadPublicKeyFromFile(
String algorithm,
String filePath) throws
Exception {
-
// 将文件内容转为字符串
-
String keyString = FileUtils.readFileToString(
new File(filePath), Charset.forName(
"UTF-8"));
-
-
return loadPublicKeyFromString(algorithm, keyString);
-
-
}
-
-
/**
-
* 从字符串中加载公钥
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param keyString : 公钥字符串
-
* @return : 公钥
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static PublicKey loadPublicKeyFromString(
String algorithm,
String keyString) throws
Exception {
-
// 进行Base64解码
-
byte[] decode = Base64.decode(keyString);
-
// 获取密钥工厂
-
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
-
// 构建密钥规范
-
X509EncodedKeySpec keyspec =
new X509EncodedKeySpec(decode);
-
// 获取公钥
-
return keyFactory.generatePublic(keyspec);
-
-
}
-
-
-
/**
-
* 从文件中加载私钥
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param filePath : 文件路径
-
* @return : 私钥
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static PrivateKey loadPrivateKeyFromFile(
String algorithm,
String filePath) throws
Exception {
-
// 将文件内容转为字符串
-
String keyString = FileUtils.readFileToString(
new File(filePath), Charset.forName(
"UTF-8"));
-
return loadPrivateKeyFromString(algorithm, keyString);
-
-
}
-
-
/**
-
* 从字符串中加载私钥
-
*
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param keyString : 私钥字符串
-
* @return : 私钥
-
* @throws Exception
-
*/
-
public
static PrivateKey loadPrivateKeyFromString(
String algorithm,
String keyString) throws
Exception {
-
// 进行Base64解码
-
byte[] decode = Base64.decode(keyString);
-
// 获取密钥工厂
-
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
-
// 构建密钥规范
-
PKCS8EncodedKeySpec keyspec =
new PKCS8EncodedKeySpec(decode);
-
// 生成私钥
-
return keyFactory.generatePrivate(keyspec);
-
-
}
-
}
写一个验证数字签名的类：
-
/*
-
* Copyright (c) Huawei Technologies Co., Ltd. 2020-2020. All rights reserved.
-
*/
-
-
package com.huawei.it.jalor.boot.test;
-
-
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
-
-
import java.security.PrivateKey;
-
import java.security.PublicKey;
-
import java.security.Signature;
-
-
/**
-
* 功能描述: 验证数字签名
-
*
-
* @author cWX970190
-
* @since 2020-10-11
-
*/
-
public
class SignatureDemo {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception {
-
String a =
"123";
-
PublicKey publicKey =RSAdemo.loadPublicKeyFromFile(
"RSA",
"a.pub");
-
PrivateKey privateKey = RSAdemo.loadPrivateKeyFromFile(
"RSA",
"a.pri");
-
String signaturedData = getSignature(a,
"sha256withrsa", privateKey);
-
boolean b = verifySignature(a,
"sha256withrsa", publicKey, signaturedData);
-
System.out.println(b);
-
}
-
-
/**
-
* 生成签名
-
*
-
* @param input : 原文
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param privateKey : 私钥
-
* @return : 签名
-
* @throws Exception
-
*/
-
private
static
String getSignature(
String input,
String algorithm, PrivateKey privateKey) throws
Exception {
-
// 获取签名对象
-
Signature signature = Signature.getInstance(algorithm);
-
// 初始化签名
-
signature.initSign(privateKey);
-
// 传入原文
-
signature.update(input.getBytes());
-
// 开始签名
-
byte[] sign = signature.sign();
-
// 对签名数据进行Base64编码
-
return Base64.encode(sign);
-
}
-
-
/**
-
* 校验签名
-
*
-
* @param input : 原文
-
* @param algorithm : 算法
-
* @param publicKey : 公钥
-
* @param signaturedData : 签名
-
* @return : 数据是否被篡改
-
* @throws Exception
-
*/
-
private
static
boolean verifySignature(
String input,
String algorithm, PublicKey publicKey,
String signaturedData) throws
Exception {
-
// 获取签名对象
-
Signature signature = Signature.getInstance(algorithm);
-
// 初始化签名
-
signature.initVerify(publicKey);
-
// 传入原文
-
signature.update(input.getBytes());
-
// 校验数据
-
return signature.verify(Base64.decode(signaturedData));
-
-
}
-
}
运行，验证成功：
拓展： 2.5 Byte和bit
Byte : 字节. 数据存储的基本单位，比如移动硬盘1T ， 单位是byte
bit : 比特, 又叫位. 一个位要么是0要么是1. 数据传输的单位 , 比如家里的宽带100MB，下载速度并没有达到100MB，一般都是12-13MB，那么是因为需要使用 100 / 8
关系: 1Byte = 8bit
2.5.1 获取字符串byte
-
/**
-
* ByteBit
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class ByteBit {
-
public
static
void main(
String[] args) {
-
String a =
"a";
-
byte[] bytes = a.getBytes();
-
for (byte b : bytes) {
-
int c=b;
-
// 打印发现byte实际上就是ascii码
-
System.out.println(c);
-
}
-
}
-
}
运行结果：
和ascii码表一致
2.5.2 byte对应bit
-
public
class
ByteBit {
-
public static void main(String[] args) {
-
String a =
"a";
-
byte[] bytes = a.getBytes();
-
for (
byte b : bytes) {
-
int c=b;
-
// 打印发现byte实际上就是ascii码
-
System.
out.println(c);
-
// 我们在来看看每个byte对应的bit，byte获取对应的bit
-
String s = Integer.toBinaryString(c);
-
System.
out.println(s);
-
}
-
}
-
}
运行结果
2.5.3 中文对应的字节
-
package com.huawei.it.jalor.boot.test;
-
-
/**
-
* 功能描述
-
*
-
* @author cWX970190
-
* @since 2020-10-11
-
*/
-
public
class ByteBitDemo {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception{
-
-
String a =
"华";
-
byte[] bytes = a.getBytes();
-
for (byte b : bytes) {
-
System.out.
print(b +
" ");
-
String s =
Integer.toBinaryString(b);
-
System.out.println(s);
-
}
-
}
-
-
-
}
运行程序，我们发现一个中文是有 3 个字节组成：
我们修改 编码格式 , 编码格式改成 GBK
修改代码
-
// UTF-8：编码格式占3个字节
-
byte[] bytes = a.getBytes(
"GBK");
再运行发现变成了 2 个字节
2.5.4 英文对应的字节
-
/**
-
* ByteBit
-
*
-
* @Author: 陈志强
-
* @CreateTime: 2020-10-12
-
* @Description:
-
*/
-
public
class ByteBit {
-
public
static
void main(
String[] args) throws
Exception{
-
-
String a =
"a";
-
byte[] bytes = a.getBytes();
-
// 在中文情况下，不同的编码格式，对应不同的字节
-
// byte[] bytes = a.getBytes("GBK");
-
for (byte b : bytes) {
-
System.out.
print(b +
" ");
-
String s =
Integer.toBinaryString(b);
-
System.out.println(s);
-
}
-
}
-
}
运行程序
三、如何设置密码才安全
通过上述密码学发展史的介绍，以及对常见加密算法的阐述，相信大家对密码应该有了较为理性的认识，那么，如何设置密码才安全呢？这里给出一点小建议：
- 密码不要太常见，不要使用类似于123456式的常用密码。
- 各应用软件密码建议不同，避免出现一个应用数据库被脱库，全部应用密码崩塌，
- 可在设置密码时增加注册时间、注册地点、应用特性等方法。例如tianjin123456，表示在天津注册的该应用
参考文献：
现代密码学之对称加密-DES及AES算法- element ui
http://element-ui.cn/article/show-97007.aspx
Java Base64 编码与解码----三种实现方式的代码实例
https://blog.csdn.net/qq_27093465/article/details/93977519
网络安全之密码学：信息安全
https://www.bilibili.com/video/av583369085/
好了，本期的分享到此就跟大家saygoodbye了，密码学博大精深，本文只是浅尝辄止，关于密码学的知识一直都在更新，希望下次可以给大家带来更前沿、更实用的密码学相关知识，喜欢的老铁欢迎关注点赞，笔芯 ！！！
转载：https://blog.csdn.net/devcloud/article/details/109115943
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