java中的数据加密
记录
一、java中的数据加密
- Java提供的安全模型和API
- 加密基础知识
- 使用JAVA实现加密
二、Java提供的安全模型和API
2.1、Java语言本身的安全性
- 自动内存管理：对于生成的对象在生命周期结束后会自动销毁
- 自动数组溢出检查等：如数组下标越界
- 字节代码的验证机制：转化为class字节码文件运行
- 独特的安全类加载：编译成class类后，加class类进行加载
2.2、Java加密体系
JCA和JCE两个重要框架
JCA:-JCA-java Cryptography Architecture
- 数字签名
- 信息摘要
JCE：JCE-Java Cryptography Extension
- MD5(消息摘要算法)
- SHA（安全散列算法）
- DES（数据加密算法）
JCA与JCE都实现算法和实现的独立性，在JDK1.4以后已经捆绑发行，它们都通过provide框架提供加密服务，在使用时，不需要关心相映的算法只需要调用相应的类就行了
其它的一些如图：
2.3、Java的认证和授权
-
基于配置文件的认证和授权：
只需要配置配置文件，方便修改
应用场合，一般适用于B/S开发
安全控制粒度：一般只能到某个页面
- 基于源码的认证和授权：
安全控件粒度：可以控制到某个类甚至方法
应用场合：C/S或者B/S开发均可
JAAS-Java Authentication and Authorization Service
2.4、安全通信
- SSL-Secure Socket Layer(安全套接层协议)
- TLS-Transport Layer Security(安全传输协议)
- Kerberos(一种网络认证协议)
但一些网站仍然没有使用安全协议，是因为这些安全带来的代价就是造成性能的损耗
2.5、PKI体系
PKI-Public Key Infrastructure
Java的PKI规范提供了管理key和证书的API
实现协议：
- x.509（最常用）
- CRL（证书撤销列表）
- PKCS等
PKI的核心是数字证书
- 提供Certifficate数字证书对象等
管理证书的工具:
- keytool:用来生成证书
- jarSigner：可用对当前的jar进行签名保证给指定的人来使用
三、加密基础知识
3.1、对称加密（私钥体系）
缺点：对称加密是可逆的
3.2、非对称加密（公钥体系）
特点:
- 加密用公钥，解密用私钥
- 安全性较高。加密/解密慢，适用于分布式网络
- 典型应用：数字证书
典型算法：
- RSA:RSA算法中，每个通信主体都有两个钥匙，一个公钥（Public Key）用来对数据进行加密； 一个私钥（Private Key）用来对数据进行解密
- DSA:DSA-Digital Signature Algorithm
3.3、单向散列函数加密
- h=H(m)返回长度为m的散列值h
- 特点：加密快，不可逆，破解困难
典型算法：
- MD5(128位，安全性不够高）碰撞法破解
- SHA或者SHA1(160位)
四、使用JAVA实现加密
4.1、MD5加密实现
package com.pb; import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.util.Scanner; /* * 验证MD5 * 1.初始化MessageDigest信息摘要对象 * 2.传入需要计算的字符串更新摘要信息 * 3.计算信息摘要 * 4.将byte[] 转换为找度为32位的16进制字符串 */ public class MD5 { /* * 生成md5 有传入参数字符串 */ public void generateMD5(String input){ try { //1.初始化MessageDigest信息摘要对象,并指定为MD5不分大小写都可以 MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("md5"); //2.传入需要计算的字符串更新摘要信息，传入的为字节数组byte[], //将字符串转换为字节数组使用getBytes()方法完成 //指定时其字符编码 为utf-8 md.update(input.getBytes("utf-8")); //3.计算信息摘要digest()方法 //返回值为字节数组 byte [] hashCode=md.digest(); //4.将byte[] 转换为找度为32位的16进制字符串 //声明StringBuffer对象来存放最后的值 StringBuffer sb=new StringBuffer(); //遍历字节数组 for(byte b:hashCode){ //对数组内容转化为16进制， sb.append(Character.forDigit(b>>4&0xf, 16)); //换2次为32位的16进制 sb.append(Character.forDigit(b&0xf, 16)); } System.out.println("加密后的结果是:"+sb.toString()); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } catch (UnsupportedEncodingException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) { //声明加密MD5类的对象 MD5 md5=new MD5(); //使用Scanner来输入一个字符 Scanner scanner=new Scanner(System.in); System.out.println("请输入要加密的内容:"); String input = scanner.nextLine(); //调用加密方法 md5.generateMD5(input); } }
结果:
请输入要加密的内容:
学习MD5加密过程
加密后的结果是:b826cdac46f01dcc8ccc60a76cebf858
4.2、对称加密实现
package demo.security; import java.io.IOException; import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.security.InvalidKeyException; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.SecureRandom; import java.util.Base64; import java.util.Scanner; import javax.crypto.BadPaddingException; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.IllegalBlockSizeException; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.NoSuchPaddingException; import javax.crypto.SecretKey; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import sun.misc.BASE64Decoder; import sun.misc.BASE64Encoder; /* * AES对称加密 */ public class SymmetricEncoder { /* * 加密 * 1.构造密钥生成器 * 2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器 * 3.产生密钥 * 4.创建和初始化密码器 * 5.内容加密 * 6.返回字符串 */ public static String AESEncode(String encodeRules,String content){ try { //1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写 KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES"); //2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器 //生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组 keygen.init(128, new SecureRandom(encodeRules.getBytes())); //3.产生原始对称密钥 SecretKey original_key=keygen.generateKey(); //4.获得原始对称密钥的字节数组 byte [] raw=original_key.getEncoded(); //5.根据字节数组生成AES密钥 SecretKey key=new SecretKeySpec(raw, "AES"); //6.根据指定算法AES自成密码器 Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES"); //7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); //8.获取加密内容的字节数组(这里要设置为utf-8)不然内容中如果有中文和英文混合中文就会解密为乱码 byte [] byte_encode=content.getBytes("utf-8"); //9.根据密码器的初始化方式--加密：将数据加密 byte [] byte_AES=cipher.doFinal(byte_encode); //10.将加密后的数据转换为字符串 //这里用Base64Encoder中会找不到包 //解决办法： //在项目的Build path中先移除JRE System Library，再添加库JRE System Library，重新编译后就一切正常了。 String AES_encode=new String(new BASE64Encoder().encode(byte_AES)); //11.将字符串返回 return AES_encode; } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } catch (NoSuchPaddingException e) { e.printStackTrace(); } catch (InvalidKeyException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalBlockSizeException e) { e.printStackTrace(); } catch (BadPaddingException e) { e.printStackTrace(); } catch (UnsupportedEncodingException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } //如果有错就返加nulll return null; } /* * 解密 * 解密过程： * 1.同加密1-4步 * 2.将加密后的字符串反纺成byte[]数组 * 3.将加密内容解密 */ public static String AESDncode(String encodeRules,String content){ try { //1.构造密钥生成器，指定为AES算法,不区分大小写 KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES"); //2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器 //生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组 keygen.init(128, new SecureRandom(encodeRules.getBytes())); //3.产生原始对称密钥 SecretKey original_key=keygen.generateKey(); //4.获得原始对称密钥的字节数组 byte [] raw=original_key.getEncoded(); //5.根据字节数组生成AES密钥 SecretKey key=new SecretKeySpec(raw, "AES"); //6.根据指定算法AES自成密码器 Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES"); //7.初始化密码器，第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密(Decrypt_mode)操作，第二个参数为使用的KEY cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); //8.将加密并编码后的内容解码成字节数组 byte [] byte_content= new BASE64Decoder().decodeBuffer(content); /* * 解密 */ byte [] byte_decode=cipher.doFinal(byte_content); String AES_decode=new String(byte_decode,"utf-8"); return AES_decode; } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } catch (NoSuchPaddingException e) { e.printStackTrace(); } catch (InvalidKeyException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalBlockSizeException e) { e.printStackTrace(); } catch (BadPaddingException e) { e.printStackTrace(); } //如果有错就返加nulll return null; } public static void main(String[] args) { SymmetricEncoder se=new SymmetricEncoder(); Scanner scanner=new Scanner(System.in); /* * 加密 */ System.out.println("使用AES对称加密，请输入加密的规则"); String encodeRules=scanner.next(); System.out.println("请输入要加密的内容:"); String content = scanner.next(); System.out.println("根据输入的规则"+encodeRules+"加密后的密文是:"+se.AESEncode(encodeRules, content)); /* * 解密 */ System.out.println("使用AES对称解密，请输入加密的规则：(须与加密相同)"); encodeRules=scanner.next(); System.out.println("请输入要解密的内容（密文）:"); content = scanner.next(); System.out.println("根据输入的规则"+encodeRules+"解密后的明文是:"+se.AESDncode(encodeRules, content)); } }
