Java常见的加密方式

前言

传说在古罗马时代，发生了一次大战。正当敌方部队向罗马城推进时，古罗马皇帝凯撒向前线司令官发出了一封密信：VWRS WUDIILF。这封密信被敌方情报人员翻遍英文字典，也查不出这两个词的意思。

此时古罗马皇帝同时又发出了另一个指令：“前进三步”。然后古罗马军队司令官根据第二个指令很快明白了这封密信的含义。

“前进三步”这个提示的意思是向前推算三位的意思。推算出的结果就是：STOP TRAFFIC 停止运输或停止交通的意思！据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为凯撒密码。

它是一种替代密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。

凯撒算法是最早使用的算法之一，是最简单的一种对称加密算法。

算法分类

按是否需要key分类

不基于key的有: Base64算法、MD5

基于key的有: 对称加密算法、非对称加密算法、数字签名算法、数字证书、HMAC、RC4(对称加密)

按是否可逆分类

单向加密算法(不可解密)：MD5、SHA、HMAC

非单项加密算法(可解密)：BASE64、对称加密算法、非对称加密算法、数字签名算法、数字证书

散列算法

如MD5、SHA-1、SHA-2等，这些算法将任意长度的消息映射为固定长度的散列值，通常用于密码的存储和验证。

对称加密算法

如AES、DES、3DES等，这些算法使用相同的密钥进行加密和解密。

非对称加密算法

如RSA、DSA等，这些算法使用公钥进行加密，私钥进行解密，或使用私钥进行签名，公钥进行验签。

消息认证码（MAC）算法

如HmacMD5、HmacSHA1等，这些算法使用一个密钥和一条消息生成一个固定长度的MAC值，通常用于消息的完整性和真实性验证。

数字签名算法

如DSA、RSA等，这些算法使用私钥对消息进行签名，使用公钥对签名进行验证，用于数字证书和电子商务等场景。

摘要加密（Hash加密）

如果开发者需要保存密码（比如网站用户的密码），要考虑如何保护这些密码数据，网站用户密码的泄露是一件非常严重的事情，容易引起用户恐慌，

所以在安全方面是重中之重，直接将密码以明文写入数据库中是极不安全的，因为任何可以打开数据库的人，都将可以直接看到这些密码。

解决的办法是将密码加密后再存储进数据库，比较常用的加密方法是使用哈希函数（Hash Function），也就是摘要加密。

通过哈希函数，我们就可以将密码的哈希值存储进数据库。用户登录网站的时候，我们可以检验用户输入密码的哈希值是否与数据库中的哈希值相同。

由于哈希函数是不可逆的，即使有人打开了数据库，也无法看到用户的密码是多少。（但不意味着存储经过哈希函数加密后的密码就是绝对的安全！）

介绍：摘要加密是一种不需要密钥的加密算法，生成的密文是唯一的、定长的并且无法破解，具有不可逆性、唯一性。常见的算法有MD5、SHA等。

原理：通过hash算法（单向算法）对目标信息生成一段特定长度的唯一hash值。

应用场景：密码加密，数字签名，文件完整性的校验，版权等应用场景。

MD5加密

介绍：全称Message Digest Algorithm(信息摘要算法)，是将任意长度的数据字符串转化成短小的固定长度的值的单向操作，任意两个字符串不应有相同的散列值。

MD5简易加密

public static byte[] encryMD5(byte[] data) throws Exception {

    MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");

    md5.update(data);

    return md5.digest();

}

如果直接对密码进行散列，那么黑客可以对通过获得这个密码散列值，然后通过查散列值字典（例如MD5密码破解网站），得到某用户的密码。

以及彩虹表技术（在字典法的基础上改进，以时间换空间）的兴起，可以建立彩虹表进行查表破解，目前这种方式已经很不安全了。

此时我们可以通过加盐来解决这个问题。

MD5盐值加密

盐（Salt）是什么？就是一个随机生成的字符串。我们将盐与原始密码连接（concat）在一起（放在前面或后面都可以），然后将concat后的字符串加密。Salt这个值是由系统随机生成的，并且只有系统知道。

加盐版算法：

每次保存密码到数据库时，都生成一个随机16位数字，将这16位数字和密码相加再求MD5摘要，然后在摘要中再将这16位数字按规则掺入形成一个48位的字符串。

在验证密码时再从48位字符串中按规则提取16位数字，和用户输入的密码相加再MD5。按照这种方法形成的结果肯定是不可直接反查的，且同一个密码每次保存时形成的摘要也都是不同的。

加盐使用示例：

public static String encryMD5Salt(String data) throws Exception {

    MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");

    //每次的盐都是随机的

    String salt = UUID.randomUUID().toString().substring(0,16);

    md5.update((data + salt).getBytes());

    //获取十六进制字符串形式的MD5摘要

    String password = new String(new Hex().encode(md5.digest()));

    char[] cs = new char[48];

    for (int i = 0; i < 48; i += 3) {

    cs[i] = password.charAt(i / 3 * 2);

    char c = salt.charAt(i / 3);

    cs[i + 1] = c;

    cs[i + 2] = password.charAt(i / 3 * 2 + 1);

    }

    return new String(cs);

}

/**

 * 校验密码是否正确

 */

public static boolean verify(String password, String md5) throws NoSuchAlgorithmException {

    char[] cs1 = new char[32];

    char[] cs2 = new char[16];

    for (int i = 0; i < 48; i += 3) {

    cs1[i / 3 * 2] = md5.charAt(i);

    cs1[i / 3 * 2 + 1] = md5.charAt(i + 2);

    cs2[i / 3] = md5.charAt(i + 1);

    }

    String salt = new String(cs2);

    MessageDigest md5Verify = MessageDigest.getInstance("MD5");

    md5Verify.update((password + salt).getBytes());

    return  new String(new Hex().encode(md5Verify.digest())).equals(new String(cs1));

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

    //System.out.println(encryMD5("123456"));

    System.out.println(encryMD5Salt("123456"));

    System.out.println(verify("123456",encryMD5Salt("123456")));

}

SHA加密

介绍：全称Secure Hash Algorithm（安全散列算法），是FIPS所认证的安全散列算法。能计算出一个数字消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法。

SHA与MD5：

（1）对强行攻击的安全性：最显著和最重要的区别是SHA-1摘要比MD5摘要长32位。使用强行技术，产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD5是2128数量级的操作，而对SHA-1则是2160数量级的操作。

这样，SHA-1对强行攻击有更大的强度。

（2）对密码分析的安全性：由于MD5的设计，易受密码分析的攻击，SHA-1显得不易受这样的攻击。

（3）速度：在相同的硬件上，SHA-1的运行速度比MD5慢。

注：SHA-256、SHA-512加密（目前用于比特币区块链的哈希算法）已经是当前很安全的加密方式，不需要额外进行加盐处理。

public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception{

    MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance("SHA");

    sha.update(data);

    return sha.digest();

}

public static String SHAEncrypt(final String content) {

    try {

        MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance("SHA");

        byte[] sha_byte = sha.digest(content.getBytes());

        StringBuffer hexValue = new StringBuffer();

        for (byte b : sha_byte) {

            //将其中的每个字节转成十六进制字符串：byte类型的数据最高位是符号位，通过和0xff进行与操作，转换为int类型的正整数。

            String toHexString = Integer.toHexString(b & 0xff);

            hexValue.append(toHexString.length() == 1 ? "0" + toHexString : toHexString);

        }

        return hexValue.toString();

    } catch (Exception e) {

        e.printStackTrace();

    }

    return "";

}

//SHA-256加密

public static String SHA256Encrypt(String sourceStr) {

    MessageDigest md = null;

    try {

        md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");

    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {

        e.printStackTrace();

    }

    if (null != md) {

        md.update(sourceStr.getBytes());

        String digestStr = getDigestStr(md.digest());

        return digestStr;

    }

    return null;

}

// 结果测试：

public static void main(String[] args) throws Exception {

    //System.out.println(encryMD5("123456"));

    //System.out.println(encryMD5Salt("123456"));

    //System.out.println(verify("123456",encryMD5Salt("123456")));

    System.out.println(encryptSHA("123456".getBytes()));

    System.out.println(SHAEncrypt("123456"));

    System.out.println(SHA256Encrypt("123456"));

}

BCrypt加密

介绍：基于Blowfish算法的密码哈希函数，内部自己实现了随机加盐处理，是一种较为安全的加密方法。

原理：由四部分组成

1、saltRounds: 正数，代表hash杂凑次数，数值越高越安全，默认10次;

2、myPassword: 明文密码字符串;

3、salt: 盐，一个128bits随机字符串，22字符;

4、myHash: 经过明文密码password和盐salt进行hash，默认循环加盐hash10次，得到myHash。

每次明文字符串myPassword过来，就通过10次循环加盐salt加密后得到myHash, 然后拼接BCrypt版本号+salt盐+myHash等到最终的bcrypt密码，存入数据库中。

在下次校验时，从myHash中取出salt，（salt通过截取密文得到），salt跟password进行hash；得到的结果跟保存在DB中的hash进行比对。

BCrypt加密使用示例：

<dependency>

    <groupId>org.mindrot</groupId>

    <artifactId>jbcrypt</artifactId>

    <version>0.4</version>

</dependency>

// 加密

String encodedPassword = BCrypt.hashpw("123456", BCrypt.gensalt());

System.out.println(encodedPassword);

// 验证密码是否正确

boolean flag = BCrypt.checkpw("123456", encodedPassword);

System.out.println(flag);

使用spring security安全框架进行BCrypt加密

<dependency>

    <groupId>org.springframework.boot</groupId>

    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>

</dependency>

// 创建BCryptPasswordEncoder对象

BCryptPasswordEncoder passwordEncoder = new BCryptPasswordEncoder();

// 对密码进行加密

String md5password=passwordEncoder.encode("123456");

// 判断密码校验是否成功

boolean ps=passwordEncoder.matches("123456", "数据库密文");

BCryptPasswordEncoder是Spring Security中的一个加密方法。

BCryptPasswordEncoder方法采用了SHA-256+随机盐+密钥对密码进行加密。

SHA：安全Hash函数（SHA）是使用最广泛的Hash函数

加密算法与hash算法的区别：

加密算法是可逆的，加密算法的基本过程是对原来为明文的数据按某种算法进行处理，使其成为不可读的一段代码为“密文”，但在用相应的密钥进行操作之后就可以得到原来的内容。
hash算法是一种单向密码体制，即它是一个从明文到密文的不可逆的映射，只有加密过程，没有解密过程。同时，哈希函数可以将任意长度的输入经过变化以后得到固定长度的输出。

BCryptPasswordEncoder中的方法：

encode-加密：在BCryptPasswordEncoder中使用encode方法对密码进行加密，因为是通过hash算法进行加密，同样的密码输出的密文是不同的
matches-解密/匹配: 虽然通过encode方法加密的密码是不能解密的，但是在BCryptPasswordEncoder中提供了一个matches方法来匹配密码，它的原理是把需要配对的密码经过同一个hash函数计算，把计算得到的hash值到数据库中匹配，相同的hash值则说明是同一个密码。

对称加密

介绍：加密和解密使用相同密钥的加密算法。常见算法的有DES、3DES、AES等。

DES(Data Encryption Standard)和3DES（Triple DES）由于安全性原因基本已经退出舞台，作为取代的是AES(Advanced Encryption Standard)。

原理：密钥是控制加密及解密过程的指令。算法是一组规则，规定如何进行加密和解密。

应用场景：速度快，适用于离线的大量数据加密。

AES加密

AES一共有四种加密模式：

电子密码本模式（ECB）、加密分组链接模式（CBC）、加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）。

以下是ECB使用示例:

package com.example.user.utils;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.SecretKey;

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import java.util.Base64;

import java.util.Random;

public class AESUtils {

    /**

     * 加解密统一编码方式

     */

    private final static String ENCODING = "utf-8";

    /**

     * 加解密方式

     */

    private final static String ALGORITHM = "AES";

    /**

     * 加密模式及填充方式

     */

    private final static String PATTERN = "AES/ECB/pkcs5padding";

    /**

     * 秘钥生成来源

     */

    public static final String ALLCHAR = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";

    /**

     * 生成AES密钥对象

     *

     */

    public static String generateAESKey() {

        StringBuffer sb = new StringBuffer();

        Random random = new Random();

        for (int i = 0; i < 16; i++) {

            sb.append(ALLCHAR.charAt(random.nextInt(ALLCHAR.length())));

        }

        return sb.toString();

    }

    /**

     * AES加密

     *

     * @param plainText

     * @param key

     * @return

     * @throws Exception

     */

    public static String encrypt(String plainText, String key) throws Exception {

        if (key == null) {

            System.out.print("Key为空null");

            return null;

        }

        // 判断Key是否为16位

        if (key.length() != 16) {

            System.out.print("Key长度不是16位");

            return null;

        }

        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key.getBytes(ENCODING), ALGORITHM);

        // AES加密采用pkcs5padding填充

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(PATTERN);

        //用密匙初始化Cipher对象

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

        //执行加密操作

        byte[] encryptData = cipher.doFinal(plainText.getBytes(ENCODING));

        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptData);

    }

    /**

     * AES解密

     *

     * @param plainText

     * @param key

     * @return

     * @throws Exception

     */

    public static String decrypt(String plainText, String key) throws Exception {

        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key.getBytes(ENCODING), ALGORITHM);

        // 获取 AES 密码器

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(PATTERN);

        // 初始化密码器（解密模型）

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

        // 解密数据, 返回明文

        byte[] encryptData = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(plainText));

        return new String(encryptData, ENCODING);

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        String key = generateAESKey();

        System.out.println(encrypt("123456",key));

        System.out.println(decrypt(encrypt("123456",key),key));

    }

}

PBE加密

介绍：全称Password Based Encryption，基于口令加密。其特点是使用口令代替了密钥，而口令由用户自己掌管，采用随机数杂凑多重加密等方法保证数据的安全性。

口令和密钥的区别：

口令：一般与用户名对应，是某个用户自己编织的便于记忆的一串单词、数字、汉字字符，口令的特点容易被记忆，也容易泄露和被盗取，容易被社会工程学、暴力破解、撞库等方式获取。

密钥：是经过加密算法计算出来的，密钥一般不容易记忆，不容易被破解，而且很多时候密钥是作为算法的参数出现的，算法对于密钥长度也是有要求的，因为加密算法的作用就是利用密钥来扰乱明文顺序。

原理：PBE算法在加密过程中并不是直接使用口令来加密，而是加密的密钥由口令生成，这个功能由PBE算法中的KDF函数完成。

KDF函数的实现过程为：将用户输入的口令首先通过“盐”（salt）的扰乱产生准密钥，再将准密钥经过散列函数（摘要）多次迭代后生成最终加密密钥，

密钥生成后，PBE算法再选用对称加密算法对数据进行加密。结合了摘要加密与对称加密。

使用示例：

package com.example.user.utils;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import javax.crypto.*;

import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;

import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec;

import java.security.*;

import java.security.spec.InvalidKeySpecException;

import java.util.Base64;

public enum PBEAlgorithmUtils {

    PBE_With_MD5_And_DES("PBEWithMD5andDES", "default"),

    PBE_WITH_MD5_AND_TRIPE_DES("PBEWithMD5AndTripeDES", "default"),

    PBE_WITH_SHA1_AND_DESEDE("PBEWithSHA1AndDESede", "default"),

    PBE_WITH_SHA1_AND_RC2_40("PBEWithSHA1AndRC2_40", "default"),

    PBE_WITH_MD5_AND_RC2("PBEWithMD5AndRC2", "BC"),

    PBE_WITH_SHA1_AND_DES("PBEWithSHA1AndDES", "BC"),

    PBE_WITH_SHA1_AND_RC2("PBEWithSHA1AndRC2", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_IDEA_CBC("PBEWithSHAAndIDEA-CBC", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_2_KEY_TRIPLE_DES_CBC("PBEWithSHAAnd2-KeyTripleDES-CBC", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_3_KEY_TRIPLE_DES_CBC("PBEWithSHAAnd3-KeyTripleDES-CBC", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_128_BIT_RC2_CBC("PBEWithSHAAnd128BitRC2-CBC", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_40_BIT_RC2_CBC("PBEWithSHAAnd40BitRC2-CBC", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_128_BIT_RC4("PBEWithSHAAnd128BitRC4", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_40_BIT_RC4("PBEWithSHAAnd40BitRC4", "BC"),

    PBE_WITH_SHA_AND_BLOWFISH("PBEWithSHAAndBlowfish", "BC");

    static {

        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

    }

    private String algorithm = "";

    private String providerName = "";

    PBEAlgorithmUtils(String algorithm, String providerName) {

        this.algorithm = algorithm;

        this.providerName = providerName;

    }

    public String encrypt(String plainText, String password, String saltStr, int iterationCount) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, NoSuchPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException, InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException, NoSuchProviderException {

        PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());

        SecretKeyFactory factory = null;

        if ("default".equals(this.providerName)) {

            factory = SecretKeyFactory.getInstance(this.algorithm);

        } else {

            factory = SecretKeyFactory.getInstance(this.algorithm, this.providerName);

        }

        SecretKey secretKey = factory.generateSecret(keySpec);

        PBEParameterSpec parameterSpec = new PBEParameterSpec(saltStr.getBytes(), iterationCount);

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(this.algorithm);

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, parameterSpec);

        byte[] bytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());

        String cipherText = Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);

        System.out.println(String.format("%s(%s-%d) plain text: %s -> cipher text: %s", this.algorithm, saltStr, iterationCount, plainText, cipherText));

        return cipherText;

    }

    public String decrypt(String base64CipherText, String password, String saltStr, int iterationCount) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, InvalidAlgorithmParameterException, InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException, NoSuchProviderException {

        PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());

        SecretKeyFactory factory = null;

        if ("default".equals(this.providerName)) {

            factory = SecretKeyFactory.getInstance(this.algorithm);

        } else {

            factory = SecretKeyFactory.getInstance(this.algorithm, this.providerName);

        }

        SecretKey secretKey = factory.generateSecret(keySpec);

        PBEParameterSpec parameterSpec = new PBEParameterSpec(saltStr.getBytes(), iterationCount);

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(this.algorithm);

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, parameterSpec);

        byte[] cipherBytes = Base64.getDecoder().decode(base64CipherText);

        byte[] plainBytes = cipher.doFinal(cipherBytes);

        String plainText =  new String(plainBytes).trim();

        System.out.println(String.format("%s(%s-%d) cipher text: %s -> plain text: %s", this.algorithm, saltStr, iterationCount, base64CipherText, plainText));

        return plainText;

    }

    public static void main(String[] args) throws InvalidAlgorithmParameterException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, BadPaddingException, InvalidKeyException, NoSuchProviderException {

        //口令为password，加密盐为salt，加密十次，使用MD5加密生成密钥，然后使用RC2进行对称加密

        String text = PBEAlgorithmUtils.PBE_WITH_MD5_AND_RC2.encrypt("123456","password","salt",10);

        PBEAlgorithmUtils.PBE_WITH_MD5_AND_RC2.decrypt(text,"password","salt",10);

        //口令为password，加密盐为salt，加密十次，使用SHA加密生成密钥，然后使用DES进行对称加密

        String text2 = PBEAlgorithmUtils.PBE_WITH_SHA1_AND_DES.encrypt("123456","password","salt",10);

        PBEAlgorithmUtils.PBE_WITH_SHA1_AND_DES.decrypt(text2,"password","salt",10);

    }

}

非对称加密

介绍:非对称加密算法是一种密钥的保密方法，加密和解密使用两个不同的密钥，公开密钥（publickey:简称公钥）和私有密钥（privatekey:简称私钥）。

公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密。常见的加密算法有RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）。

特点: 算法强度复杂；加密解密速度没有对称密钥算法的速度快。

应用场景: 电商订单付款、银行相关业务、数字签名、与AES组合使用进行加密。

注：在实际使用中，验签经常会加盐处理，拼接其他字符串如时间戳等后加密。

RSA加密

基本使用示例：

package com.example.user.utils;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

import javax.crypto.Cipher;

import java.io.ByteArrayOutputStream;

import java.security.*;

import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;

import java.security.interfaces.RSAPublicKey;

import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;

import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

public class RSAUtils {

    /**

     * RSA最大加密明文大小

     */

    private static final int MAX_ENCRYPT_BLOCK = 117;

    /**

     * RSA最大解密密文大小

     */

    private static final int MAX_DECRYPT_BLOCK = 128;

    /**

     * 编码

     */

    private static String charset = "utf-8";

    /**

     * 获取密钥对

     *

     * @return 密钥对

     */

    public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {

        KeyPairGenerator generator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");

        generator.initialize(1024);

        return generator.generateKeyPair();

    }

    /**

     * 获取私钥

     *

     * @param privateKey 私钥字符串

     * @return

     */

    public static PrivateKey getPrivateKey(String privateKey) throws Exception {

        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");

        byte[] decodedKey = Base64.decodeBase64(privateKey.getBytes(charset));

        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(decodedKey);

        return keyFactory.generatePrivate(keySpec);

    }

    /**

     * 获取公钥

     *

     * @param publicKey 公钥字符串

     * @return

     */

    public static PublicKey getPublicKey(String publicKey) throws Exception {

        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");

        byte[] decodedKey = Base64.decodeBase64(publicKey.getBytes(charset));

        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(decodedKey);

        return keyFactory.generatePublic(keySpec);

    }

    /**

     * RSA加密

     *

     * @param data 待加密数据

     * @param publicKey 公钥

     * @return

     */

    public static String encrypt(String data, PublicKey publicKey) throws Exception {

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);

        int inputLen = data.getBytes(charset).length;

        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();

        int offset = 0;

        byte[] cache;

        int i = 0;

        // 对数据分段加密

        while (inputLen - offset > 0) {

            if (inputLen - offset > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {

                cache = cipher.doFinal(data.getBytes(charset), offset, MAX_ENCRYPT_BLOCK);

            } else {

                cache = cipher.doFinal(data.getBytes(charset), offset, inputLen - offset);

            }

            out.write(cache, 0, cache.length);

            i++;

            offset = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;

        }

        byte[] encryptedData = out.toByteArray();

        out.close();

        // 获取加密内容使用base64进行编码,并以UTF-8为标准转化成字符串

        // 加密后的字符串

        return Base64.encodeBase64String(encryptedData);

    }

    /**

     * RSA解密

     *

     * @param data 待解密数据

     * @param privateKey 私钥

     * @return

     */

    public static String decrypt(String data, PrivateKey privateKey) throws Exception {

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);

        byte[] dataBytes = Base64.decodeBase64(data);

        int inputLen = dataBytes.length;

        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();

        int offset = 0;

        byte[] cache;

        int i = 0;

        // 对数据分段解密

        while (inputLen - offset > 0) {

            if (inputLen - offset > MAX_DECRYPT_BLOCK) {

                cache = cipher.doFinal(dataBytes, offset, MAX_DECRYPT_BLOCK);

            } else {

                cache = cipher.doFinal(dataBytes, offset, inputLen - offset);

            }

            out.write(cache, 0, cache.length);

            i++;

            offset = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;

        }

        byte[] decryptedData = out.toByteArray();

        out.close();

        // 解密后的内容

        return new String(decryptedData, "UTF-8");

    }

    /**

     * 签名

     *

     * @param data 待签名数据

     * @param privateKey 私钥

     * @return 签名

     */

    public static String sign(String data, String privateKey) throws Exception {

        byte[] decoded = Base64.decodeBase64(privateKey);

        RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded));

        //RSA解密

        Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");

        signature.initSign(priKey);

        signature.update(data.getBytes(charset));

        return new String(Base64.encodeBase64(signature.sign()),charset);

    }

    /**

     * 验签

     *

     * @param srcData 原始字符串

     * @param publicKey 公钥

     * @param sign 签名

     * @return 是否验签通过

     */

    public static boolean verify(String srcData, String publicKey, String sign) throws Exception {

        byte[] decoded = Base64.decodeBase64(publicKey);

        RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(decoded));

        Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");

        signature.initVerify(pubKey);

        signature.update(srcData.getBytes(charset));

        return signature.verify(Base64.decodeBase64(sign.getBytes(charset)));

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        try {

            // 生成密钥对

            KeyPair keyPair = getKeyPair();

            String privateKey = new String(Base64.encodeBase64(keyPair.getPrivate().getEncoded()));

            String publicKey = new String(Base64.encodeBase64(keyPair.getPublic().getEncoded()));

            System.out.println("私钥:" + privateKey);

            System.out.println("公钥:" + publicKey);

            // RSA加密

            String data = "123456";

            String encryptData = encrypt(data, getPublicKey(publicKey));

            System.out.println("加密后内容:" + encryptData);

            // RSA解密

            String decryptData = decrypt(encryptData, getPrivateKey(privateKey));

            System.out.println("解密后内容:" + decryptData);

            // RSA签名

            String sign = sign(data, privateKey);

            // RSA验签

            boolean result = verify(data, publicKey, sign);

            System.out.print("验签结果:" + result);

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

            System.out.print("加解密异常");

        }

    }

}

RSA与AES组合使用示例

为什么要使用RSA与AES组合加密呢?

对称加密（AES）的优势在于加密较快，但劣势在于秘钥一旦给出去就不安全了。非对称加密（RSA）的优势在于安全，就算提供公钥出去，别人也解密不了数据，但加密速度较慢。

使用流程:

先生成一个随机AES秘钥字符串;
使用RSA公钥加密AES秘钥，然后再用AES秘钥加密真正的内容;
把skey=加密的AES秘钥，body=AES秘钥加密的内容传过去;
对面使用RSA私钥解密AES秘钥，然后用AES秘钥解密出内容。

使用示例：

public static void main(String[] args) throws Exception {

    try {

    //生成AES密钥

    String AESKey = AESUtils.generateAESKey();

    // 生成rsa密钥对

    KeyPair keyPair = getKeyPair();

    String privateKey = new String(Base64.encodeBase64(keyPair.getPrivate().getEncoded()));

    String publicKey = new String(Base64.encodeBase64(keyPair.getPublic().getEncoded()));

    System.out.println("私钥:" + privateKey);

    System.out.println("公钥:" + publicKey);

    //加密端Start

    // RSA加密AESKey

    String encryptKey = encrypt(AESKey, getPublicKey(publicKey));

    System.out.println("加密后的AES密钥:" + encryptKey);

    // AES加密后的内容

    String data = "123456";

    String encryptData = AESUtils.encrypt(data,AESKey);

    System.out.println("AES加密后内容:" + encryptData);

    //加密端 end

    //解密端Start

    // RSA解密拿到AESKey

    String key = decrypt(encryptKey,keyPair.getPrivate());

    System.out.println("解密后的AES密钥:" + key);

    // RSA验签

    String result = AESUtils.decrypt(encryptData,key);

    System.out.print("结果:" + result);

    //解密端end

    } catch (Exception e) {

    e.printStackTrace();

    System.out.print("加解密异常");

    }

}

BASE64算法（编码方式）

介绍：Base64并不是一种加密方式，而是一种编码方式。很多时候，我们都将Base64编码作为数据加密后的传输 / 存储格式。

原理：根据ASCII编码值进行转换。Base64二进制数6位为一个单元(所以总字符数只能是64)，一个字节有8位，将3个原字符转换成4个Base64密文。

应用场景：图片转码(应用于邮件，img标签，http加密)

Base64能够将任何数据转换为易移植的字符串，避免了传输过程中失真问题。最初，Base64是为了解决电子邮件中无法直接使用非ASCII字符的问题。

一段数据先经过Base64编码为ASCII字符串后，可以在接收端，通过Base64解码还原为原数据后，而无需担心传输过程中失真。

很多时候，我们都将Base64编码作为数据加密后的传输 / 存储格式。例如，一段明文数据通过MD5 、SHA等手段加密后，经过Base64编码为字符串，就可以很方便地进行传输和存储。

byte[] bytes  = "123456".getBytes();

System.out.println("Base64加密前：" + Arrays.toString(bytes));

byte[] encodeBytes = Base64.encodeBase64(bytes);

System.out.println("Base64加密后：" + Arrays.toString(encodeBytes));

System.out.println("Base64解密后：" + Arrays.toString(Base64.decodeBase64(encodeBytes)));