Java 国密加密文件的实现

1. 概述

在本文中，我将向您介绍如何使用 Java 实现国密加密文件的过程。国密算法是中国政府制定的一套密码算法标准，具有更高的安全性和可靠性。我们将使用 Bouncy Castle 提供的库来实现这个功能。

2. 实现步骤

首先，让我们看一下实现国密加密文件的整体步骤。下表展示了每个步骤以及需要执行的操作。

步骤 操作
1 加载国密算法库
2 生成密钥对
3 加密文件
4 解密文件

接下来，我将逐步解释每个步骤的具体操作以及相应的代码。

3. 加载国密算法库

首先，我们需要加载 Bouncy Castle 提供的国密算法库。这个库包含了我们需要使用的加密算法和相关工具类。使用以下代码可以加载这个库：

Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

这行代码将在运行时添加 Bouncy Castle 提供的算法提供者。这样我们就可以使用国密算法了。

4. 生成密钥对

接下来，我们需要生成用于加密和解密文件的密钥对。密钥对包括公钥和私钥，我们将使用私钥来加密文件，使用公钥来解密文件。下面的代码演示了如何生成密钥对：

KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("SM2", "BC");
keyPairGenerator.initialize(new ECGenParameterSpec("sm2p256v1"), new SecureRandom());
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

以上代码中，我们使用 SM2 算法生成密钥对。ECGenParameterSpec 指定了椭圆曲线参数，这里我们使用的是 sm2p256v1 椭圆曲线。SecureRandom 用于生成安全的随机数，以增强密钥的安全性。

5. 加密文件

现在我们已经生成了密钥对，接下来我们将使用私钥来加密文件。以下是加密文件的代码示例：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("SM2", "BC");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
byte[] fileContent = Files.readAllBytes(Paths.get("input.txt"));
byte[] encryptedData = cipher.doFinal(fileContent);
Files.write(Paths.get("encrypted.txt"), encryptedData);

以上代码中，我们使用 Cipher 类来进行加密操作。Cipher.getInstance("SM2", "BC") 创建了一个使用 SM2 算法的 Cipher 实例。然后使用 init 方法初始化 Cipher 实例，指定加密模式和私钥。Files.readAllBytes 方法用于读取文件内容，doFinal 方法对文件内容进行加密，最后使用 Files.write 方法将加密后的数据写入到文件中。

6. 解密文件

最后，我们将使用公钥来解密加密文件。以下是解密文件的代码示例：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("SM2", "BC");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encryptedData = Files.readAllBytes(Paths.get("encrypted.txt"));
byte[] decryptedData = cipher.doFinal(encryptedData);
Files.write(Paths.get("decrypted.txt"), decryptedData);

以上代码与加密文件的代码非常相似，只是在初始化 Cipher 实例时，我们使用公钥并指定解密模式。

7. 类图

下面是相关类的类图：

classDiagram
    class SecurityUtils
    class KeyPairGenerator
    class KeyPair
    class PrivateKey
    class PublicKey
    class Cipher
    SecurityUtils <|-- KeyPairGenerator
    KeyPairGenerator "1" --> "1" KeyPair
    KeyPair "1" <-- "1" PrivateKey
    KeyPair "1" <-- "1" PublicKey
    Cipher "1" --> "*" PrivateKey
    Cipher "1" --> "*" PublicKey

8. 状态图

下面是加密文件和解密文件的状态图：

stateDiagram
    [*] --> 加