Java常见加密使用和分析-白红宇

Java常见加密使用和分析

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发布时间：2019-05-23

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Java常见加密使用和分析

最近项目里碰到很多加解密的场景，使用多种加密的方式，大概整理了一下，一共有一下几种

	加密方式	安全性	是否可逆
1	MD5	高	不可逆
2	AES	中	可逆
3	RSA	高	可逆
4	Base64	低	可逆

1.MD5加密

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法）

MD5的一般在项目中的使用场景是密码加密，在校验密码时直接比较加密后的密文，对于这种不需要解密和展示的字段我们可以直接采用MD5的方式进行加密。MD5的本质就是将数据进行hash取得数据摘要，在一定程度上来说，MD5是无法被破解的。当然也可以通过撞库的方式来进行尝试破解，这个投入成本也是非常大的。为了避免撞库的命中率，还可以对MD5进行加盐。投入不同的随机字符串与数据进行拼接，亦或者在hash完的数据进行&运算。降低MD5撞库破解的威胁性。

Java中的使用MD5

public class MD5Util {
       //默认盐    public static String LOCAL_SALT = "23543dfggeelysdafaqj23ou89ZXcj@#$@#$#@KJdjklj;D../dSF.,";    //md5加密类    private static MessageDigest md5;    static {
           try {
               //获取md5实例            md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
               e.printStackTrace();        }    }    /**     * MD5加密     * @param data     * @return     */    public static String encrypt(String data){
           //md5加密        return byteArrayToHexString(md5.digest(data.getBytes()));    }    /**     * MD5加盐加密     * @param data     * @param salt     * @return     */    public static String encrypt(String data,String salt){
           //加盐        data +=salt;        //md5加密        return byteArrayToHexString(md5.digest(data.getBytes()));    }    //这里主要是遍历8个byte，转化为16位进制的字符，即0-F    private static String byteArrayToHexString(byte[] b) {
           StringBuffer resultSb = new StringBuffer();        for (int i = 0; i < b.length; i++) {
               resultSb.append(byteToHexString(b[i]));        }        return resultSb.toString();    }    //这里是针对单个byte，256的byte通过16拆分为d1和d2    private static String byteToHexString(byte b) {
           int n = b;        if(n < 0) {
               n += 256;        }        int d1 = n / 16;        int d2 = n % 16;        return hexDigits[d1] + hexDigits[d2];    }    private static final String hexDigits[] = {
   "0", "1", "2", "3", "4", "5",            "6", "7", "8", "9", "a", "b", "c", "d", "e", "f"};}

java中获取到MessageDigest的md5实例后就可以完成MD5加密。

2.AES加密

高级加密标准(AES,Advanced Encryption Standard)为最常见的对称加密算法(微信小程序加密传输就是用这个加密算法的)。也就是我们常说的对称密钥加密，加密和解密用相同的密钥。

加密原理：轮密钥加实际是一种Vernam密码形式，其本身不难被破解。另外三个阶段一起提供了混淆、扩散和非线性功能。这三个阶段没有涉及密钥，就它们自身而言，并未提供算法的安全性。然而，该算法经历一个分组的XOR加密（轮密钥加），再对该分组混淆扩散（其他三个阶段），再接着又是XOR加密，如此交替进行，这种方式非常有效非常安全。

可逆原理：每个阶段均可逆。对字节代替、行移位和列混淆，在解密算法中用它们相对应的逆函数。轮密钥加的逆就是用同样的轮密钥和分组相异或，其原理就是A⊕B⊕B = A。和大多数分组密码一样，AES解密算法按逆序利用扩展密钥，然而其解密算法和加密算法并不一样，这是由AES的特定结构决定的。图5.3中加密和解密流程在纵向上是相反的，在每个水平点上，state数组在加密和解密函数中都是一样的。

AES加密的使用场景一般是在敏感信息在数据传输过程，微信小程序使用的AES加密传输数据。因为AES加解使用的是同一个密钥，AES可逆，如果密钥泄露也就意味着数据可以被解密。数据在频繁传输过程中，可能需要动态变更密钥来保证数据传输的安全性。

Java中AES加密

/** * AES对称密钥加解密 */public class AESUtil {
       /**     * 生成AES密钥     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     */    public static String generateKey() throws NoSuchAlgorithmException {
           KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("RSA");        //初始化生成器        keyGenerator.init(1024, new SecureRandom());        //生成AES密钥        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();        byte[] keyByte = secretKey.getEncoded();        return HexBin.encode(keyByte);    }    /**     * 生成AES密钥     * @param keySize 密钥最大长度     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     */    public static String generateKey(Integer keySize) throws NoSuchAlgorithmException {
           KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("RSA");        //初始化生成器        keyGenerator.init(keySize, new SecureRandom());        //生成AES密钥        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();        byte[] keyByte = secretKey.getEncoded();        return HexBin.encode(keyByte);    }    /**     * AES加密     * @param str     * @param secreKey     * @return     * @throws Exception     */    public static String encrypt( String str, String secreKey ) throws Exception{
           //密钥        Key key  = new SecretKeySpec(HexBin.decode(secreKey),"AES");        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");        //初始化加密        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);        byte[] result = cipher.doFinal(str.getBytes());       return HexBin.encode(result);    }    /**     * AES解密     * @param str     * @param secreKey     * @return     * @throws Exception     */    public static String decrypt(String str,String secreKey)  throws Exception{
           Key key  = new SecretKeySpec(HexBin.decode(secreKey),"AES");        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");        //初始化解密        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);        byte[] result = cipher.doFinal(str.getBytes());        return new String(result);    }}

java中的AES的加密完全依赖 Cipher类。RSA加解密使用也是这个类。

3.RSA加密

RSA是一种非对称加密算法。现在，很多登陆表单的密码的都采用RSA加密，例如京东中的登陆使用公钥对密码进行加密。

RSA这个加密算法就是经常听到非对称密钥加密，顾名思义，RSA加解密使用的不是同一个密钥，RSA中存在两个密钥，一个是公钥，一个是私钥，公钥暴露给数据发送端，私钥在数据接收端保留，数据发送端在数据传输前使用公钥加密数据，数据接受端在接收到数据时使用私钥解密，拿到真实数据。来保证数据传输的安全性。

RSA主要使用大整数分解这个数学难题进行设计，巧妙地利用了数论的概念，如今，只有短的 RSA 密钥才有可能被强力方式解破。长度足够长的密钥是安全系数时很高的。

Java中RSA加密

/** * RSA加解密工具类 * @author machenike */public class RASUtil {
       /**     * 密钥对存储场所     */    private static KeyStore keyStore = new LocalKeyStore();    /**     * 当前线程持有的公钥     */    private static ThreadLocal
   
     currentPublicKey = new ThreadLocal<>();    /**     * 生成RSA密钥对     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     */    public static String[] generateKeyPair(){
           // KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对，基于RSA算法生成对象        KeyPairGenerator keyPairGen = null;        try {
               keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
               e.printStackTrace();            e.printStackTrace();            return null;        }        // 初始化密钥对生成器，密钥大小为96-1024位        keyPairGen.initialize(1024,new SecureRandom());        // 生成一个密钥对，保存在keyPair中        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();        // 得到私钥        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();        // 得到公钥        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();        String publicKeyString = new String(Base64.encodeBase64(publicKey.getEncoded()));        // 得到私钥字符串        String privateKeyString = new String(Base64.encodeBase64((privateKey.getEncoded())));        // 将公钥和私钥保存到String数组        String[] result = new String[2];        result[0] = publicKeyString;        result[1] = privateKeyString;        return result;    }    /**     * 生成RSA密钥对     * @param keySize 密钥最大长度     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     */    public static String[] generateKeyPair(Integer keySize){
           // KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对，基于RSA算法生成对象        KeyPairGenerator keyPairGen = null;        try {
               keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
               e.printStackTrace();            return null;        }        // 初始化密钥对生成器，密钥大小为96-1024位        keyPairGen.initialize(keySize,new SecureRandom());        // 生成一个密钥对，保存在keyPair中        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();        /* 得到私钥 */        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();        // 得到公钥        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();        String publicKeyString = new String(Base64.encodeBase64(publicKey.getEncoded()));        // 得到私钥字符串        String privateKeyString = new String(Base64.encodeBase64((privateKey.getEncoded())));        // 将公钥和私钥保存到String数组        String[] result = new String[2];        result[0] = publicKeyString;        result[1] = privateKeyString;        return result;    }    /**     * RSA公钥加密     *     * @param str     *            加密字符串     * @param publicKey     *            公钥     * @return 密文     * @throws Exception     *             加密过程中的异常信息     */    public static String encrypt( String str, String publicKey ) throws Exception{
           //base64编码的公钥        byte[] decoded = Base64.decodeBase64(publicKey);        RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(decoded));        //RSA加密        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);        String outStr = Base64.encodeBase64String(cipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8")));        return outStr;    }    /**     * 使用私钥进行RSA解密     *     * @param str     *            加密字符串     * @param privateKey     *            私钥     * @return 铭文     * @throws Exception     *             解密过程中的异常信息     */    public static String decrypt(String str, String privateKey) throws Exception{
           //64位解码加密后的字符串        byte[] inputByte = Base64.decodeBase64(str.getBytes("UTF-8"));        //base64编码的私钥        byte[] decoded = Base64.decodeBase64(privateKey);        RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded));        //RSA解密        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);        String outStr = new String(cipher.doFinal(inputByte));        return outStr;    }    /**     * 通过当前的线程的公钥进行RSA私钥解密     *     * @param str     *            加密字符串     *            私钥     * @return 铭文     * @throws Exception     *             解密过程中的异常信息     */    public static String decrypt(String str) throws Exception{
           //64位解码加密后的字符串        byte[] inputByte = Base64.decodeBase64(str.getBytes("UTF-8"));        //base64编码的私钥        byte[] decoded = Base64.decodeBase64(keyStore.getPrivateKey(currentPublicKey.get()));        RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded));        //RSA解密        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);        String outStr = new String(cipher.doFinal(inputByte));        return outStr;    }    /**     * 获取当前线程得公共键     * @param currentPublicKey     */    public static void setCurrentPublicKey(String currentPublicKey){
           RASUtil.currentPublicKey.set(currentPublicKey);    }    /**     * 设定存储密钥的实现     * @param keyStore     */    public static void setKeyStore(KeyStroke keyStore){
           keyStore = keyStore;    }}

使用KeyPairGenerator生成密钥对，同时服务端会将公钥返回到客户端，客户端是RSA进行加密，而私钥保存在系统内部，不对外暴露，收到数据时使用cipher进行解密。保证数据传输的安全性，就算数据被抓包抓到，只要数据没有经过后台，那么数据就是无法解密。

4.Base64加密

Base64编码是从二进制到字符的过程，可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。采用Base64编码具有不可读性，需要解码后才能阅读

其实base64不算是一种加密方式，只能说是一种特定的编码方式，目的是为了方便数据传输。比如图片可以转成base64字符串进行传输，接收完数据后，在进行base64解码就可把图片还原出来。

Java中Base64

/** * Base64解码编码工具类 */public class Base64Util {
       //解码器    private static final Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();    //编码器    private static final Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();    /**     * Base64编码     * @param data     * @return     */    public static String encode(String data){
           return encoder.encodeToString(data.getBytes());    }    /**     * Base64解码     * @param data     * @return     */    public static String decode(String data){
           return new String(decoder.decode(data.getBytes()));    }}

上面所有的常用方法我都已经整理集成到我的安全包里。

https://github.com/DavidLei08/s-encrypt.git

转载地址：http://lhugn.baihongyu.com/

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