1.概述
对称式加密:对称加密算法就是传统的用一个密码进行加密和解密,通信发送方使用这种算法加密数据,接收方也用同样的算法解密数据. 因此对称式加密本身不是安全的。从程序的角度看,所谓加密,就是这样一个函数:
它接收密码和明文,然后输出密文: secret = encrypt(key, message); 而解密则相反,它接收密码和密文,然后输出明文: plain = decrypt(key, secret);
常见的对称式加密算法:
算法 | 秘钥长度 | 工作模式 | 填充模式 |
AES | 56/64 | ECB/CBC/PCBC/CTR/... | NoPadding/PKCS5Padding/... |
DES | 128/192/256 | ECB/CBC/PCBC/CTR/.. | NoPadding/PKCS5Padding/PKCS7Padding/... |
IDEA | 128 | ECB | PKCS5Padding/PKCS7Padding/... |
密钥长度直接决定加密强度,而工作模式和填充模式可以看成是对称加密算法的参数和格式选择。Java标准库提供的算法实现并不包括所有的工作模式和所有填充模式,但是通常我们只需要挑选常用的使用就可以了。
非对称式加密:加密和解密使用的不是相同的密钥,只有同一个公钥-私钥对才能正常加解密,例如:小明要加密一个文件发送给小红,他应该首先向小红索取她的公钥,然后,他用小红的公钥加密,把加密文件发送给小红,此文件只能由小红的私钥解开,因为小红的私钥在她自己手里,所以,除了小红,没有任何人能解开此文件。
非对称加密的优点:对称加密需要协商密钥,而非对称加密可以安全地公开各自的公钥,在N个人之间通信的时候:使用非对称加密只需要N个密钥对,每个人只管理自己的密钥对。而使用对称加密需要则需要N*(N-1)/2个密钥,因此每个人需要管理N-1个密钥,密钥管理难度大,而且非常容易泄漏。
非对称加密的缺点:运算速度非常慢,比对称加密要慢很多
非对称加密的典型算法就是RSA算法,它是由Ron Rivest,Adi Shamir,Leonard Adleman这三个人一起发明的,所以用他们三个人的姓氏首字母缩写表示。
2.使用AES加密
1.根据算法名称/工作模式/填充模式获取Cipher实例;
2 根据算法名称初始化一个SecretKey实例,密钥必须是指定长度;
3 使用SerectKey初始化Cipher实例,并设置加密或解密模式;
4 传入明文或密文,获得密文或明文。
public class AES_Test {
public static void main(String[] args) throws Exception{
String message = "HelloWorld";
System.out.println("原始内容:" +message);
//128位秘钥=16 bytes key:
byte[] key = "1234567996xxyabc".getBytes();
//加密:
byte[] data = message.getBytes();
byte[] encrypted = encrypt(key,data);
System.out.println("加密结果: "+Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted));
//解密:
byte[] decrypted = decrypt(key,encrypted);
System.out.println("解密结果: "+new String(decrypted));
}
//加密:
public static byte[] encrypt(byte[] key,byte[] input) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
//创建密码对象,需要传入算法/工作模式/填充模式
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
//根据key的字节内容,"恢复"密码对象
SecretKey keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
//初始化秘钥,设置加密模式ENCRYPT_MODE
cipher.init(cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec);
//根据原始内容(字节),进行加密
return cipher.doFinal(input);
}
//解密:
public static byte[] decrypt(byte[] key,byte[] input) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
//创建密码对象,需要传入算法/工作模式/填充模式
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
//根据key的字节内容,"恢复"密码对象
SecretKey keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES");
//初始化秘钥,设置解密模式DECRYPT_MODE
cipher.init(cipher.DECRYPT_MODE, keySpec);
//根据原始内容(字节),进行解密
return cipher.doFinal(input);
}
}
输出结果:
原始内容:HelloWorld
加密结果: z0cr9rJRvwNu9V7D6EOlzw==
解密结果: HelloWorld
3.RSA加密算法
import java.math.BigInteger;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import javax.crypto.Cipher;
// RSA
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 明文:
byte[] plain = "Hello, encrypt use RSA".getBytes("UTF-8");
// 创建公钥/私钥对:
Human alice = new Human("Alice");
// 用Alice的公钥加密:
// 获取Alice的公钥,并输出
byte[] pk = alice.getPublicKey();
System.out.println(String.format("public key(公钥): %x", new BigInteger(1, pk)));
// 使用公钥加密
byte[] encrypted = alice.encrypt(plain);
System.out.println(String.format("encrypted(加密): %x", new BigInteger(1, encrypted)));
// 用Alice的私钥解密:
// 获取Alice的私钥,并输出
byte[] sk = alice.getPrivateKey();
System.out.println(String.format("private key(私钥): %x", new BigInteger(1, sk)));
// 使用私钥解密
byte[] decrypted = alice.decrypt(encrypted);
System.out.println("decrypted(解密): " + new String(decrypted, "UTF-8"));
}
}
// 用户类
class Human {
// 姓名
String name;
// 私钥:
PrivateKey sk;
// 公钥:
PublicKey pk;
// 构造方法
public Human(String name) throws GeneralSecurityException {
// 初始化姓名
this.name = name;
// 生成公钥/私钥对:
KeyPairGenerator kpGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
kpGen.initialize(1024);
KeyPair kp = kpGen.generateKeyPair();
this.sk = kp.getPrivate();
this.pk = kp.getPublic();
}
// 把私钥导出为字节
public byte[] getPrivateKey() {
return this.sk.getEncoded();
}
// 把公钥导出为字节
public byte[] getPublicKey() {
return this.pk.getEncoded();
}
// 用公钥加密:
public byte[] encrypt(byte[] message) throws GeneralSecurityException {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, this.pk); // 使用公钥进行初始化
return cipher.doFinal(message);
}
// 用私钥解密:
public byte[] decrypt(byte[] input) throws GeneralSecurityException {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, this.sk); // 使用私钥进行初始化
return cipher.doFinal(input);
}
}
RSA算法的密钥有256/512/1024/2048/4096等不同的长度。长度越长,密码强度越大,当然计算速度也越慢。
4.总结:
1.加密和解密过程不同 :对称加密过程和解密过程使用的同一个密钥,加密过程相当于用原文+密钥可以传输出密文,同时解密过程用密文-密钥可以推导出原文。但非对称加密采用了两个密钥,一般使用公钥进行加密,使用私钥进行解密。
2.加密解密速度不同 : 对称加密解密的速度比较快,适合数据比较长时的使用。非对称加密和解密花费的时间长、速度相对较慢,只适合对少量数据的使用。 文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-402716.html
3.传输的安全性不同 : 对称加密的过程中无法确保密钥被安全传递,密文在传输过程中是可能被第三方截获的,如果密码本也被第三方截获,则传输的密码信息将被第三方破获,安全性相对较低。 非对称加密算法中私钥是基于不同的算法生成不同的随机数,私钥通过一定的加密算法推导出公钥,但私钥到公钥的推导过程是单向的,也就是说公钥无法反推导出私钥。所以安全性较高。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-402716.html
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