Java加密技术（二）——对称加密算法DES&AES

小鱼儿 2022-08-04 14:46 303阅读 0赞

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接下来我们介绍对称加密算法，最常用的莫过于DES数据加密算法。  
**DES**  
DES-Data Encryption Standard,即数据加密算法。是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。  
　　DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位。  
  
![1d78734d-67ad-3770-a790-88de5ac1857d.jpg][]  
  
通过java代码实现如下：**Coder类见 [ Java加密技术（一）][Java]**

Java代码  ![收藏代码][icon_star.png]

1.  import java.security.Key;  
2.  import java.security.SecureRandom;  
3.    
4.  import javax.crypto.Cipher;  
5.  import javax.crypto.KeyGenerator;  
6.  import javax.crypto.SecretKey;  
7.  import javax.crypto.SecretKeyFactory;  
8.  import javax.crypto.spec.DESKeySpec;  
9.    
10.   
11. /\*\* 
12.  \* DES安全编码组件 
13.  \*  
14.  \* <pre> 
15.  \* 支持 DES、DESede(TripleDES,就是3DES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR) 
16.  \* DES                  key size must be equal to 56 
17.  \* DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168 
18.  \* AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available 
19.  \* Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive) 
20.  \* RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits 
21.  \* RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits 
22.  \* 具体内容 需要关注 JDK Document http://.../docs/technotes/guides/security/SunProviders.html 
23.  \* </pre> 
24.  \*  
25.  \* @author 梁栋 
26.  \* @version 1.0 
27.  \* @since 1.0 
28.  \*/  
29. public abstract class DESCoder extends Coder \{  
30.     /\*\* 
31.      \* ALGORITHM 算法 <br> 
32.      \* 可替换为以下任意一种算法，同时key值的size相应改变。 
33.      \*  
34.      \* <pre> 
35.      \* DES                  key size must be equal to 56 
36.      \* DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168 
37.      \* AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available 
38.      \* Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive) 
39.      \* RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits 
40.      \* RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits 
41.      \* </pre> 
42.      \*  
43.      \* 在Key toKey(byte\[\] key)方法中使用下述代码 
44.      \* <code>SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);</code> 替换 
45.      \* <code> 
46.      \* DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key); 
47.      \* SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM); 
48.      \* SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks); 
49.      \* </code> 
50.      \*/  
51.     public static final String ALGORITHM = "DES";  
52.   
53.     /\*\* 
54.      \* 转换密钥<br> 
55.      \*  
56.      \* @param key 
57.      \* @return 
58.      \* @throws Exception 
59.      \*/  
60.     private static Key toKey(byte\[\] key) throws Exception \{  
61.         DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);  
62.         SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);  
63.         SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);  
64.   
65.         // 当使用其他对称加密算法时，如AES、Blowfish等算法时，用下述代码替换上述三行代码  
66.         // SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);  
67.   
68.         return secretKey;  
69.     \}  
70.   
71.     /\*\* 
72.      \* 解密 
73.      \*  
74.      \* @param data 
75.      \* @param key 
76.      \* @return 
77.      \* @throws Exception 
78.      \*/  
79.     public static byte\[\] decrypt(byte\[\] data, String key) throws Exception \{  
80.         Key k = toKey(decryptBASE64(key));  
81.   
82.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  
83.         cipher.init(Cipher.DECRYPT\_MODE, k);  
84.   
85.         return cipher.doFinal(data);  
86.     \}  
87.   
88.     /\*\* 
89.      \* 加密 
90.      \*  
91.      \* @param data 
92.      \* @param key 
93.      \* @return 
94.      \* @throws Exception 
95.      \*/  
96.     public static byte\[\] encrypt(byte\[\] data, String key) throws Exception \{  
97.         Key k = toKey(decryptBASE64(key));  
98.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  
99.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT\_MODE, k);  
100.   
101.         return cipher.doFinal(data);  
102.     \}  
103.   
104.     /\*\* 
105.      \* 生成密钥 
106.      \*  
107.      \* @return 
108.      \* @throws Exception 
109.      \*/  
110.     public static String initKey() throws Exception \{  
111.         return initKey(null);  
112.     \}  
113.   
114.     /\*\* 
115.      \* 生成密钥 
116.      \*  
117.      \* @param seed 
118.      \* @return 
119.      \* @throws Exception 
120.      \*/  
121.     public static String initKey(String seed) throws Exception \{  
122.         SecureRandom secureRandom = null;  
123.   
124.         if (seed != null) \{  
125.             secureRandom = new SecureRandom(decryptBASE64(seed));  
126.         \} else \{  
127.             secureRandom = new SecureRandom();  
128.         \}  
129.   
130.         KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);  
131.         kg.init(secureRandom);  
132.   
133.         SecretKey secretKey = kg.generateKey();  
134.   
135.         return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
136.     \}  
137. \}

延续上一个类的实现，我们通过MD5以及SHA对字符串加密生成密钥，这是比较常见的密钥生成方式。  
再给出一个测试类：

Java代码  ![收藏代码][icon_star.png]

1.  import static org.junit.Assert.\*;  
2.    
3.    
4.  import org.junit.Test;  
5.    
6.  /\*\* 
7.   \*  
8.   \* @author 梁栋 
9.   \* @version 1.0 
10.  \* @since 1.0 
11.  \*/  
12. public class DESCoderTest \{  
13.   
14.     @Test  
15.     public void test() throws Exception \{  
16.         String inputStr = "DES";  
17.         String key = DESCoder.initKey();  
18.         System.err.println("原文:\\t" + inputStr);  
19.   
20.         System.err.println("密钥:\\t" + key);  
21.   
22.         byte\[\] inputData = inputStr.getBytes();  
23.         inputData = DESCoder.encrypt(inputData, key);  
24.   
25.         System.err.println("加密后:\\t" + DESCoder.encryptBASE64(inputData));  
26.   
27.         byte\[\] outputData = DESCoder.decrypt(inputData, key);  
28.         String outputStr = new String(outputData);  
29.   
30.         System.err.println("解密后:\\t" + outputStr);  
31.   
32.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
33.     \}  
34. \}

得到的输出内容如下：

Console代码  ![收藏代码][icon_star.png]

1.  原文: DES  
2.  密钥: f3wEtRrV6q0=  
3.    
4.  加密后:    C6qe9oNIzRY=  
5.    
6.  解密后:    DES

由控制台得到的输出，我们能够比对加密、解密后结果一致。这是一种简单的加密解密方式，只有一个密钥。  
    其实DES有很多同胞兄弟，如DESede(TripleDES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)。这里就不过多阐述了，大同小异，只要换掉ALGORITHM换成对应的值，同时做一个代码替换**SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);**就可以了，此外就是密钥长度不同了。

Java代码  ![收藏代码][icon_star.png]

1.  /\*\* 
2.   \* DES          key size must be equal to 56 
3.   \* DESede(TripleDES) key size must be equal to 112 or 168 
4.   \* AES          key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available 
5.   \* Blowfish     key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive) 
6.   \* RC2          key size must be between 40 and 1024 bits 
7.   \* RC4(ARCFOUR) key size must be between 40 and 1024 bits 
8.   \*\*/

[1d78734d-67ad-3770-a790-88de5ac1857d.jpg]: /images/20220731/ca7be220f94940499af8e8062cebea7f.png
[Java]: http://snowolf.iteye.com/blog/379860
[icon_star.png]: /images/20220731/72eeaa76939b4875ba8bb13b8497aa2d.png