一）关于加密算法

信息加密是现在几乎所有项目都需要用到的技术，身份认证、单点登陆、信息通讯、支付交易等场景中经常会需要用到加密算法，所谓加密算法，就是将原本的明文通过一系列算法操作变成密文。接下来就介绍一下目前比较常用的一些加密算法，本期不涉及算法底层，以应用介绍和代码展示为主。

如果只想了解原理，可跳过代码部分，代码可直接拿来使用。

（二）MD5算法

准确来讲，MD5不是一种加密算法，而是一种摘要算法，MD5能将明文输出为128bits的字符串，这个字符串是无法再被转换成明文的。网上一些MD5解密网站也只是保存了一些字符串对应的md5串，通过已经记录的md5串来找出原文。

我做过的几个项目中经常见到MD5用在加密上的场景。比如对密码的加密，生成一个密码后，使用MD5生成一个128位字符串保存在数据库中，用户输入密码后也先生成MD5串，再去数据库里比较。因此我们在找回密码时是无法得到原来的密码的，因为明文密码根本不会被保存。

public class MD5 {/*** 生成MD5* @param str* @return*/public String encode(String str) {byte[] result = null;try {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");md.update(str.getBytes("UTF-8"));result = md.digest();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}return parseByte2HexStr(result);}/*** 将二进制转换成十六进制** @param buf* @return*/private String parseByte2HexStr(byte buf[]) {StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < buf.length; i++) {String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);if (hex.length() == 1) {hex = '0' + hex;}sb.append(hex.toUpperCase());}return sb.toString();}public static void main(String[] args) {MD5 md5=new MD5();String content = "测试test";System.out.println(md5.encode(content));}
}
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（三）SHA1算法

SHA1也是和MD5类似的信息摘要算法，但是它比MD5更加安全。

public class SHA1 {public String encode(String str) {try {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");md.update(str.getBytes("utf-8"));byte[] digest = md.digest();return byteToHexString(digest);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}}public static String byteToHexString(byte[] bytes) {return String.valueOf(Hex.encodeHex(bytes));}public static void main(String[] args) {SHA1 sha1 = new SHA1();String content = "测试test";System.out.println(sha1.encode(content));}
}
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（四）AES算法

AES是很常见的对称加密算法，所谓对称加密，就是通过密钥加密后可以再通过密钥解密。我接触过的某个国企现在内部就是采用AES的方式实现集成登陆。第三方系统提供一个接收用户信息的接口，该国企将用户信息AES加密后通过这个接口传递给第三方系统，第三方系统自行实现登陆操作。这里需要注意的是密钥十分重要，如果密钥丢失，就有信息泄漏的风险。

public class AES {/*** 将传入的明文转换为密文* @param str* @param pwd* @return*/public String encode(String str,String pwd) {byte[] result = null;try {KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");random.setSeed(pwd.getBytes());kgen.init(128, random);SecretKey secretKey = kgen.generateKey();byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");// 创建密码器Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);byte[] byteContent = str.getBytes();result = cipher.doFinal(byteContent);} catch (Exception e) {return null;}return parseByte2HexStr(result);}/*** 将传入的密文转换为明文* @param str* @param pwd* @return*/public String decode(String str,String pwd) {byte[] result = null;byte[] content = parseHexStr2Byte(str);try {KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");random.setSeed(pwd.getBytes());kgen.init(128, random);SecretKey secretKey = kgen.generateKey();byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");// 创建密码器Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);result = cipher.doFinal(content);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}return new String(result);}/*** 将二进制转换成十六进制** @param buf* @return*/private String parseByte2HexStr(byte buf[]) {StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < buf.length; i++) {String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);if (hex.length() == 1) {hex = '0' + hex;}sb.append(hex.toUpperCase());}return sb.toString();}/*** 将十六进制转换为二进制** @param hexStr* @return*/private byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {if (hexStr.length() < 1) {return null;}byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);result[i] = (byte) (high * 16 + low);}return result;}public static void main(String[] args) {AES aes = new AES();String content = "测试加密";// AES的密钥长度最好是16位(不是必须)String pwd = "javayznbjavayznb";// 加密System.out.println("加密前：" + content);String encodeResultStr = aes.encode(content,pwd);System.out.println("加密后：" + encodeResultStr);// 解密String decodeResultStr = aes.decode(encodeResultStr,pwd);System.out.println("解密后：" + decodeResultStr);}}
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（五）DES

DES也是一种对称加密算法，但是在安全性、效率和灵活性上比AES略差，但是也能保证安全，DES也需要通过密钥进行加密，通过密钥进行解密，因此密钥很重要：

public class DES {/*** 将传入的明文转换为密文* @param str* @param pwd* @return*/public String encode(String str,String pwd) {byte[] result = null;try {DESKeySpec keySpec = new DESKeySpec(pwd.getBytes());SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");SecretKey key = keyFactory.generateSecret(keySpec);Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);byte[] byteContent = str.getBytes();result = cipher.doFinal(byteContent);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}return parseByte2HexStr(result);}/*** 将传入的密文转换为明文* @param str* @param pwd* @return*/public String decode(String str,String pwd) {byte[] result = null;byte[] content = parseHexStr2Byte(str);try {DESKeySpec keySpec = new DESKeySpec(pwd.getBytes());SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");SecretKey key = keyFactory.generateSecret(keySpec);Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);result = cipher.doFinal(content);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();return null;}return new String(result);}/*** 将二进制转换成十六进制** @param buf* @return*/private String parseByte2HexStr(byte buf[]) {StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < buf.length; i++) {String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);if (hex.length() == 1) {hex = '0' + hex;}sb.append(hex.toUpperCase());}return sb.toString();}/*** 将十六进制转换为二进制** @param hexStr* @return*/private byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {if (hexStr.length() < 1) {return null;}byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);result[i] = (byte) (high * 16 + low);}return result;}public static void main(String[] args) {DES des = new DES();String content = "测试test";// DES的密钥长度必须是8位(小于8位则会报错，8位之后对加密结果不会产生影响)String pwd = "javayznb";// 加密System.out.println("加密前：" + content);String encodeResultStr = des.encode(content,pwd);System.out.println("加密后：" + encodeResultStr);//解密String decodeResultStr = des.decode(encodeResultStr,pwd);System.out.println("解密后：" + decodeResultStr);}
}
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（六）RSA

RSA是目前最具影响力的公钥加密算法，并且可以用于加密和验签。支付宝支付对接时用的加密方式就是RSA。在RSA中，存在一对密钥，分别称为公钥和私钥，通过私钥由个人保存，公钥可能多人持有。

RSA的主要应用场景就是加密和验签，加密就不用说了，验签是指通过私钥对消息进行签名，使得消息无法篡改和伪造。

加密方式：B传加密数据给A

1、A生成公钥和私钥，私钥自己保留，公钥任何人可以获取。

2、B拿到公钥，将数据通过公钥加密

3、A收到密文，通过私钥解密。

验签方式：A传消息给B 1、A生成公钥和私钥，私钥自己保留，公钥任何人可以获取。

2、A使用私钥对消息加签，并将加签后的消息传给B。

3、B通过公钥验签，如果返回是true则说明消息是A发过来的且未被篡改。

public class TestRSA {/*** 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;/*** 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());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());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().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(), offset, MAX_ENCRYPT_BLOCK);} else {cache = cipher.doFinal(data.getBytes(), 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 new String(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, PrivateKey privateKey) throws Exception {byte[] keyBytes = privateKey.getEncoded();PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");PrivateKey key = keyFactory.generatePrivate(keySpec);Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");signature.initSign(key);signature.update(data.getBytes());return new String(Base64.encodeBase64(signature.sign()));}/*** 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, PublicKey publicKey, String sign) throws Exception {byte[] keyBytes = publicKey.getEncoded();X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");PublicKey key = keyFactory.generatePublic(keySpec);Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");signature.initVerify(key);signature.update(srcData.getBytes());return signature.verify(Base64.decodeBase64(sign.getBytes()));}public static void main(String[] args) {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 = "待加密的文字内容";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, getPrivateKey(privateKey));System.out.println("加签后："+sign);// RSA验签boolean result = verify(data, getPublicKey(publicKey), sign);System.out.print("验签结果:" + result);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.print("加解密异常");}}
}
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（七）总结

关于加密这个问题不管是工作中还是面试中都会被提及，也必须要掌握。不要求加密的代码能手写，但是要知道每种加密算法是干什么的，是什么样的效果。

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