最近在项目中，接触到了数据加解密的业务。数据加密技术是网络中最基本的安全技术，主要是通过对网络中传输的信息进行数据加密来保障其安全性，这是一种主动安全防御策略，用很小的代价即可为信息提供相当大的安全保护。在介绍如何实现之前，需要先来了解一下什么是加密解密。
1、加密的基本概念
"加密"，是一种限制对网络上传输数据的访问权的技术。原始数据（也称为明文，plaintext)被加密设备(硬件或软件)和密钥加密而产生的经过编码的数据称为密文（ciphertext）将密文还原为原始明文的过程称为解密，它是加密的反向处理，但解密者必须利用相同类型的加密设备和密钥对密文进行解密。
加密的基本功能包括:
1. 防止不速之客查看机密的数据文件；
2. 防止机密数据被泄露或篡改；
3. 防止特权用户(如系统管理员)查看私人数据文件；
4. 使入侵者不能轻易地查找一个系统的文件。
2、加解密工具类的实现
在项目中我主要探究了4种加密技术的实现，分别是：Base64加解密、MD5加解密、AES加解密、DES加解密
2.1 Base64（可逆）
Base64是一种根据ASCII码来进行加密的可逆算法，这类算法简单来说，就等于将每个字符对应一个特定的字符（常常是根据进制进行匹配），一一对应，特别像电台密码本，因为每个字符都必须要加密，加密比较笨重。
Base64加密算法
1、获取字符串中每个字符的ASCII码
2、按照每3个8bit的字符为一组来分组，即每组24bit；
3、将这24bit划分成4个6bit的4个单位，每个单位前面添加2个0，得到4个8bit的单位；
4、将每个8bit的单位转换成十进制数字，对照Base64编码表找到对应的字符进行拼接，得到最终的加密后的字符串。
Base64解密算法
1、读入4个字符，对照Base64编码表找到字符对应的索引，生成4个6为的值；
2、将这4个6为的值拼接起来，形成一个24为的值；
3、将这个24位的值按照8位一组截断成3个8位的值；
4、对照ASCII表找到这三个8位的值对应的字符，即解码后的字符。
/** 工具类实现代码 **/
public class BASE64Util {
private static final Map<Integer, Character> base64CharMap = new HashMap<>();
private static final String base64CharString = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
private static BASE64Util instance;
private BASE64Util() {
for (int i = 0; i < base64CharString.length(); i++) {
char c = base64CharString.charAt(i);
base64CharMap.put(new Integer(i), new Character(c));
}
}
public static BASE64Util getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (BASE64Util.class) {
if (instance == null) {
instance = new BASE64Util();
}
}
}
return instance;
}
/**
* This method is used to encode a normal string to base64 string @param
* origin The String to be encoded @return The String after encoded.
*/
public String encode(String origin) {
if (origin == null) {
return null;
}
if (origin.length() == 0) {
return "";
}
int length = origin.length();
String binaryString = "";
// to binary String
for (int i = 0; i < length; i++) {
int ascii = origin.charAt(i);
String binaryCharString = Integer.toBinaryString(ascii);
while (binaryCharString.length() < 8) {
binaryCharString = "0" + binaryCharString;
}
binaryString += binaryCharString;
}
// to base64 index
int beginIndex = 0;
int endIndex = beginIndex + 6;
String base64BinaryString = "";
String charString = "";
while ((base64BinaryString = binaryString.substring(beginIndex, endIndex)).length() > 0) {
// if length is less than 6, add "0".
while (base64BinaryString.length() < 6) {
base64BinaryString += "0";
}
int index = Integer.parseInt(base64BinaryString, 2);
char base64Char = base64CharMap.get(index);
charString = charString + base64Char;
beginIndex += 6;
endIndex += 6;
if (endIndex >= binaryString.length()) {
endIndex = binaryString.length();
}
if (endIndex < beginIndex) {
break;
}
}
if (length % 3 == 2) {
charString += "=";
}
if (length % 3 == 1) {
charString += "==";
}
return charString;
}
public String decode(String encodedString) {
if (encodedString == null) {
return null;
}
if (encodedString.length() == 0) {
return "";
}
// get origin base64 String
String origin = encodedString.substring(0, encodedString.indexOf("="));
String equals = encodedString.substring(encodedString.indexOf("="));
String binaryString = "";
// convert base64 string to binary string
for (int i = 0; i < origin.length(); i++) {
char c = origin.charAt(i);
int ascii = base64CharString.indexOf(c);
String binaryCharString = Integer.toBinaryString(ascii);
while (binaryCharString.length() < 6) {
binaryCharString = "0" + binaryCharString;
}
binaryString += binaryCharString;
}
// the encoded string has 1 "=", means that the binary string has append
// 2 "0"
if (equals.length() == 1) {
binaryString = binaryString.substring(0, binaryString.length() - 2);
}
// the encoded string has 2 "=", means that the binary string has append
// 4 "0"
if (equals.length() == 2) {
binaryString = binaryString.substring(0, binaryString.length() - 4);
}
// convert to String
String charString = "";
String resultString = "";
int beginIndex = 0;
int endIndex = beginIndex + 8;
while ((charString = binaryString.substring(beginIndex, endIndex)).length() == 8) {
int ascii = Integer.parseInt(charString, 2);
resultString += (char) ascii;
beginIndex += 8;
endIndex += 8;
if (endIndex > binaryString.length()) {
break;
}
}
return resultString;
}
}
2.2 MD5加密算法（不可逆）
MD5码加解密算法Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法)，是一种不可逆的算法，具有很高的安全性。它对应任何字符串都可以加密成一段唯一的固定长度的代码。（小贴士：为啥MD5加密算法不可逆呢~ 按道理来说有加密方式，就会有解密方式呀？因为MD5加密是有种有损的加密方式，比如一段数据为'123'，我在加密的时候，遇到1和3都直接当做是a，加密后变成了'a2a'，所以解密的时候就出现了4种组合'323''121''123''321'，数据一多，自然找不到原始的数据了，当然这种方式加密的密文也不需要解密）
// MD5码工具类代码
public class MD5Util {
public static final String MD5 = "MD5";
public static final String HmacMD5 = "HmacMD5";
public static final String charset = null; // 编码格式；默认null为GBK
private static MD5Util instance;
private MD5Util() {
}
// 单例
public static MD5Util getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (MD5Util.class) {
if (instance == null) {
instance = new MD5Util();
}
}
}
return instance;
}
/**
* 使用 MD5 方法加密（无密码）
*/
public String encode(String res) {
try {
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(MD5);
byte[] resBytes = charset == null ? res.getBytes() : res.getBytes(charset);
return BASE64Util.getInstance().encode(md.digest(resBytes).toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 使用 MD5 方法加密（可以设密码）
*/
public String encode(String res, String key) {
try {
SecretKey sk = null;
if (key == null) {
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(HmacMD5);
sk = kg.generateKey();
} else {
byte[] keyBytes = charset == null ? key.getBytes() : key.getBytes(charset);
sk = new SecretKeySpec(keyBytes, HmacMD5);
}
Mac mac = Mac.getInstance(HmacMD5);
mac.init(sk);
byte[] result = mac.doFinal(res.getBytes());
return BASE64Util.getInstance().encode(result.toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
2.3 DES加密算法（可逆）
public class DESUtil {
public static final String DES = "DES";
public static final String charset = null; // 编码格式；默认null为GBK
public static final int keysizeDES = 0;
private static DESUtil instance;
private DESUtil() {
}
// 单例
public static DESUtil getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (MD5Util.class) {
if (instance == null) {
instance = new DESUtil();
}
}
}
return instance;
}
/**
* 使用 DES 进行加密
*/
public String encode(String res, String key) {
return keyGeneratorES(res, DES, key, keysizeDES, true);
}
/**
* 使用 DES 进行解密
*/
public String decode(String res, String key) {
return keyGeneratorES(res, DES, key, keysizeDES, false);
}
// 使用KeyGenerator双向加密，DES/AES，注意这里转化为字符串的时候是将2进制转为16进制格式的字符串，不是直接转，因为会出错
private String keyGeneratorES(String res, String algorithm, String key, int keysize, boolean isEncode) {
try {
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(algorithm);
if (keysize == 0) {
byte[] keyBytes = charset == null ? key.getBytes() : key.getBytes(charset);
kg.init(new SecureRandom(keyBytes));
} else if (key == null) {
kg.init(keysize);
} else {
byte[] keyBytes = charset == null ? key.getBytes() : key.getBytes(charset);
kg.init(keysize, new SecureRandom(keyBytes));
}
SecretKey sk = kg.generateKey();
SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(sk.getEncoded(), algorithm);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
if (isEncode) {
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sks);
byte[] resBytes = charset == null ? res.getBytes() : res.getBytes(charset);
return parseByte2HexStr(cipher.doFinal(resBytes));
} else {
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sks);
return new String(cipher.doFinal(parseHexStr2Byte(res)));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
// 将二进制转换成16进制
private String parseByte2HexStr(byte buf[]) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);
if (hex.length() == 1) {
hex = '0' + hex;
}
sb.append(hex.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}
// 将16进制转换为二进制
private byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
if (hexStr.length() < 1)
return null;
byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];
for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {
int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
result[i] = (byte) (high * 16 + low);
}
return result;
}
}
2.4 AES加密算法（可逆）
AES(Advanced Encryption Standard，AES)，是密码学中的高级加密标准。这个标准用来替代原先的DES(Data Encryption Standard)，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院 （NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。现在，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
AES也是，采用密钥，意思是传入一个需要加密的对象的同时，约定一个key（可以是字符串），然后解密端，通过这个key进行解密获取对象。AES的实现原理，是先确定密钥，确定方式：算法/模式/补码。
public class AESUtil {
/**
* 加密
* @return 加密后的字符串
*/
public static String Encrypt(String src, String key) throws Exception {
// 判断密钥是否为空
if (key == null) {
System.out.print("密钥不能为空");
return null;
}
// 密钥补位
int plus= 16-key.length();
byte[] data = key.getBytes("utf-8");
byte[] raw = new byte[16];
byte[] plusbyte={ 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f};
for(int i=0;i<16;i++)
{
if (data.length > i)
raw[i] = data[i];
else
raw[i] = plusbyte[0];
}
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); // 算法/模式/补码方式
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
byte[] encrypted = cipher.doFinal(src.getBytes("utf-8"));
//return new Base64().encodeToString(encrypted);//base64
return binary(encrypted, 16); //十六进制
}
/**
* 解密
* @return 解密后的字符串
*/
public static String Decrypt(String src, String key) throws Exception {
try {
// 判断Key是否正确
if (key == null) {
System.out.print("Key为空null");
return null;
}
// 密钥补位
int plus= 16-key.length();
byte[] data = key.getBytes("utf-8");
byte[] raw = new byte[16];
byte[] plusbyte={ 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f};
for(int i=0;i<16;i++)
{
if (data.length > i)
raw[i] = data[i];
else
raw[i] = plusbyte[0];
}
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
//byte[] encrypted1 = new Base64().decode(src);//base64
byte[] encrypted1 = toByteArray(src);//十六进制
try {
byte[] original = cipher.doFinal(encrypted1);
String originalString = new String(original,"utf-8");
return originalString;
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.toString());
return null;
}
} catch (Exception ex) {
System.out.println(ex.toString());
return null;
}
}
/**
* 将byte[]转为各种进制的字符串
* @param bytes byte[]
* @param radix 可以转换进制的范围，从Character.MIN_RADIX到Character.MAX_RADIX，超出范围后变为10进制
* @return 转换后的字符串
*/
public static String binary(byte[] bytes, int radix){
return new BigInteger(1, bytes).toString(radix); // 这里的1代表正数
}
/**
* 16进制的字符串表示转成字节数组
*
* @param hexString 16进制格式的字符串
* @return 转换后的字节数组
**/
public static byte[] toByteArray(String hexString) {
if (hexString.isEmpty())
throw new IllegalArgumentException("this hexString must not be empty");
hexString = hexString.toLowerCase();
final byte[] byteArray = new byte[hexString.length() / 2];
int k = 0;
for (int i = 0; i < byteArray.length; i++) {//因为是16进制，最多只会占用4位，转换成字节需要两个16进制的字符，高位在先
byte high = (byte) (Character.digit(hexString.charAt(k), 16) & 0xff);
byte low = (byte) (Character.digit(hexString.charAt(k + 1), 16) & 0xff);
byteArray[i] = (byte) (high << 4 | low);
k += 2;
}
return byteArray;
}
}
3. 测试结果
4. 结论
最后探究了几种方法后，我选用了AES加密，因为我认为这类委托密钥的方式，显然是比较优秀的，而且不像md5码不可逆，可以解密，比较符合业务需求。
以下是AES得加密解密实例代码
try {
msg = AESUtil.Encrypt("hangli","love"); // 加密
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* 进行解密
*/
String msg2 = null;
try {
msg2 = AESUtil.Decrypt(msg,"love");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("加密:" + msg)；
System.out.println("解密:" + msg2);
转载：https://blog.csdn.net/m0_37218227/article/details/100574361
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