Java常见的加密算法
在计算机科学和信息安全领域，加密算法是用于将数据转换为不可读形式的技术，以确保数据的机密性和安全性。
这里我提供几种常见的加密算法：
- 对称加密算法 - AES (Advanced Encryption Standard)
- 非对称加密算法 - RSA (Rivest-Shamir-Adleman)
- 散列函数 - SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit)
- 消息认证码 (MAC) - HMAC (Hash-based Message Authentication Code) 。
- 数字签名 - DSA (Digital Signature Algorithm)
- MD5 (Message Digest Algorithm 5) 散列函数
- Base64 编码
- Blowfish 对称密钥分组加密算法
1、对称加密算法 - AES (Advanced Encryption Standard)
AES是一种对称加密算法，它使用相同的密钥进行加密和解密。它广泛用于保护敏感数据的机密性，如网络通信和数据存储。AES具有高度的安全性和性能，是目前最常用的对称加密算法之一。
示例代码：
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;
public class AESExample {
private static final String KEY = "ThisIsASecretKey"; // 16, 24, or 32 bytes
public static String encrypt(String plainText) throws Exception {
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(), "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
}
public static String decrypt(String encryptedText) throws Exception {
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(), "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
return new String(decryptedBytes);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String originalText = "Hello, this is a secret message!";
String encryptedText = encrypt(originalText);
System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);
String decryptedText = decrypt(encryptedText);
System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);
}
}2、非对称加密算法 - RSA (Rivest-Shamir-Adleman)
RSA是一种非对称加密算法，使用一对密钥，即公钥和私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。RSA算法在数字签名和密钥交换等领域广泛应用。
示例代码：
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;
public class RSAExample {
public static String encrypt(String plainText, PublicKey publicKey) throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
}
public static String decrypt(String encryptedText, PrivateKey privateKey) throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
return new String(decryptedBytes);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(2048);
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
String originalText = "Hello, this is a secret message!";
String encryptedText = encrypt(originalText, publicKey);
System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);
String decryptedText = decrypt(encryptedText, privateKey);
System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);
}
}3、散列函数 - SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit)
SHA-256是一种散列函数，将输入数据转换为256位的哈希值。它是不可逆的，即无法从哈希值还原原始数据。SHA-256广泛用于验证数据完整性，密码存储等场景。
示例代码：
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
public class SHA256Example {
public static String hash(String input) throws Exception {
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
byte[] hashBytes = digest.digest(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
StringBuilder hexString = new StringBuilder();
for (byte hashByte : hashBytes) {
String hex = Integer.toHexString(0xff & hashByte);
if (hex.length() == 1) hexString.append('0');
hexString.append(hex);
}
return hexString.toString();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String data = "Hello, this is some data to hash!";
String hashedData = hash(data);
System.out.println("Hashed Data: " + hashedData);
}
}4、消息认证码 (MAC) - HMAC (Hash-based Message Authentication Code)
HMAC是一种基于散列函数的消息认证码，通过在消息上应用密钥生成认证码，用于验证消息的完整性和真实性。常用于数据完整性检查和身份验证。
示例代码：
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;
public class HMACExample {
private static final String KEY = "ThisIsASecretKey"; // Secret Key
public static String generateHMAC(String data) throws Exception {
SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(), "HmacSHA256");
Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA256");
mac.init(secretKeySpec);
byte[] hmacBytes = mac.doFinal(data.getBytes());
return Base64.getEncoder().encodeToString(hmacBytes);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String data = "Hello, this is some data to authenticate!";
String hmac = generateHMAC(data);
System.out.println("HMAC: " + hmac);
}
}5、数字签名 - DSA (Digital Signature Algorithm)
DSA是一种用于数字签名的非对称加密算法。它允许私钥持有者签署消息，以便公众可以使用公钥验证签名的有效性，确保数据的来源和完整性。
示例代码：
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.util.Base64;
public class DSAExample {
public static String signData(String data, PrivateKey privateKey) throws Exception {
Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withDSA");
signature.initSign(privateKey);
signature.update(data.getBytes());
byte[] signedBytes = signature.sign();
return Base64.getEncoder().encodeToString(signedBytes);
}
public static boolean verifySignature(String data, String signature, PublicKey publicKey) throws Exception {
Signature verifier = Signature.getInstance("SHA256withDSA");
verifier.initVerify(publicKey);
verifier.update(data.getBytes());
byte[] signatureBytes = Base64.getDecoder().decode(signature);
return verifier.verify(signatureBytes);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
keyPairGenerator.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
String data = "Hello, this is some data to sign and verify!";
String signature = signData(data, privateKey);
boolean isSignatureValid = verifySignature(data, signature, publicKey);
System.out.println("Is Signature Valid? " + isSignatureValid);
}
}6、MD5 (Message Digest Algorithm 5) 散列函数
MD5算法将输入数据分成512位的块，然后对每个块进行一系列变换操作，最终生成128位的哈希值。MD5算法在密码存储和数据完整性检查等场景曾经广泛应用，但由于其不安全性，现已不推荐用于密码存储。
示例代码：
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
public class MD5Example {
public static String getMD5(String input) throws NoSuchAlgorithmException {
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] messageDigest = md.digest(input.getBytes());
BigInteger no = new BigInteger(1, messageDigest);
StringBuilder hashText = new StringBuilder(no.toString(16));
while (hashText.length() < 32) {
hashText.insert(0, "0");
}
return hashText.toString();
}
public static void main(String[] args) {
try {
String data = "Hello, this is some data to hash using MD5!";
String hashedData = getMD5(data);
System.out.println("Hashed Data: " + hashedData);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}7、Base64 编码
Base64编码并不是加密算法，而是一种编码方式。它将二进制数据转换为文本字符串，常用于在网络传输中传递二进制数据，如图片、音频等。Base64编码后的数据可以安全地在文本格式中传输，但不提供加密功能。
示例代码：
import java.util.Base64;
public class Base64Example {
public static String encode(String data) {
byte[] encodedBytes = Base64.getEncoder().encode(data.getBytes());
return new String(encodedBytes);
}
public static String decode(String encodedData) {
byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encodedData);
return new String(decodedBytes);
}
public static void main(String[] args) {
String originalData = "Hello, this is some data to encode using Base64!";
String encodedData = encode(originalData);
System.out.println("Encoded Data: " + encodedData);
String decodedData = decode(encodedData);
System.out.println("Decoded Data: " + decodedData);
}
}8、Blowfish 对称密钥分组加密算法
Blowfish是一种对称密钥分组加密算法，广泛应用于数据加密和保护领域。它是一种快速、高效的算法，支持变长密钥（32位到448位）。Blowfish具有较高的安全性和可靠性。
示例代码：
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;
public class BlowfishExample {
private static final String KEY = "ThisIsASecretBlowfishKey"; // 16 to 56 bytes
public static String encrypt(String data) throws Exception {
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(), "Blowfish");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(data.getBytes());
return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
}
public static String decrypt(String encryptedData) throws Exception {
SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(), "Blowfish");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
return new String(decryptedBytes);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String originalData = "Hello, this is some data to encrypt using Blowfish!";
String encryptedData = encrypt(originalData);
System.out.println("Encrypted Data: " + encryptedData);
String decryptedData = decrypt(encryptedData);
System.out.println("Decrypted Data: " + decryptedData);
}
}这些算法在不同的场景中被广泛使用，例如保护网络通信、数据存储、数字签名和数字证书等。需要根据具体需求和安全要求选择合适的加密算法。请注意，安全性和保密性在加密算法中非常重要，因此对密钥的管理和使用要特别谨慎。
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