1 概念

JCA: Java密码体系结构 Java Cryptography Architecture
JCE（Java Cryptography Extension），在早期JDK版本中，由于受美国的密码出口条例约束，Java中涉及加解密功能的API被限制出口，所以Java中安全组件被分成了两部分: 不含加密功能的JCA（Java Cryptography Architecture ）和含加密功能的JCE（Java Cryptography Extension）。现在JCE已经捆绑在JDK中，所以，这里JCE是JCA的一部分

JCA包含一个提供者【Provider】体系结构和一组用于数字签名，消息摘要（哈希），证书和证书验证，加密（对称/非对称块/流密码），密钥生成管理和安全随机数生成等等的API。
这些API允许开发人员将安全性轻松集成到应用程序代码中。

JCA包含两个软件组件：

定义和支持Provider为其提供实现的加密服务的框架。这个框架包含了诸如java.security，javax.crypto，javax.crypto.spec和javax.crypto.interfaces等软件包。
Sun，SunRsaSign，SunJCE等实际提供者都包含了具体的加密实现。

2 架构

2.1 加密服务提供者（CSP）

java.security.Provider是所有安全提供程序的基类。每个CSP都包含这个类的一个实例，它包含了提供者的名字，并列出了它实现的所有安全服务/算法。当需要特定算法的实例时，JCA框架会咨询提供者的数据库，如果找到合适的匹配项，则创建该实例。

Provider包含一个包（或一组包），为声明的加密算法提供具体的实现。每个JDK安装都默认安装并配置了一个或多个提供程序。其他提供者可以静态或动态添加（参见Provider和Security类）。客户端可以配置其运行时环境来指定提供程序的首选顺序。首选顺序是在没有请求特定提供者时提供者搜索请求的服务的顺序。

要使用JCA，应用程序只需要请求特定类型的对象（如MessageDigest）和特定的算法或服务（如“SHA-256”算法），并从一个已安装的提供者获取实现。或者，程序可以请求来自特定提供者的对象。每个提供者都有一个名字来引用它。

应用程序需要一个“AES”算法的javax.crypto.Cipher实例，并不关心使用哪个提供者。应用程序调用Cipher引擎类的getInstance（）工厂方法，然后请求JCA框架查找支持“AES”的第一个提供程序实例。该框架会咨询每个已安装的提供者，并获取提供者类的提供者实例

在调用时，不指定提供者和指定提供者的调用流程:

2.2 provider 提供者

provider提供者，这里的全称是 Cryptographic Service Provider (CSP)，是指实现一个或多个密码服务（如数字签名算法，消息摘要算法和密钥转换服务）的包或一组包。每个JDK安装都默认安装并配置了一个或多个provider包。用户可以静态或动态添加其他provider。
JDK中的加密库出于历史原因，由几个不同的提供者实现：

SUN
SunRsaSign
SunEC
SunJSSE
SunJCE
SunJGSS
SunSASL
XMLDSig
SunPCSC
SunMSCAPI

java.security.Provider是所有安全提供程序的基类

获取提供者和算法的代码示例:

     System.out.println("|提供者|算法|");System.out.println("|:---|:---|");for(Provider provider: Security.getProviders()){for(Provider.Service service:provider.getServices()){System.out.println("|"+provider.getName()+"|"+service.getAlgorithm()+"|");}}

Engine类和算法

引擎类为特定类型的密码服务提供接口，而不依赖于特定的密码算法或提供者。引擎需要提供如下功能：

密码操作（加密，数字签名，消息摘要等），
发生器或密码材料的转换器（密钥和算法参数）
对象（密钥库或证书）封装了密码数据，可以在更高的抽象层使用。

引擎类	功能
SecureRandom	用于生成随机或伪随机数字。
MessageDigest	用于计算指定数据的消息摘要（散列）。
Signature	使用密钥初始化，这些签名用于签署数据并验证数字签
Cipher	用密钥初始化，用于加密/解密数据。存在各种类型的算法
Message Authentication Codes（MAC）	与MessageDigests一样，它们也会生成散列值，但是首先使用密钥初始化以保护消息的完整性。
KeyFactory	用于将Key类型的现有不透明密钥转换为密钥规范（底层密钥材料的透明表示），反之亦然。
SecretKeyFactory	用于将SecretKey类型的现有不透明加密密钥转换为密钥规范（底层密钥材料的透明表示），反之亦然。 SecretKeyFactorys是专门的KeyFactorys，只能创建密钥（对称）。
KeyPairGenerator	用于生成一对适用于指定算法的公钥和私钥。
KeyGenerator	用于生成与指定算法一起使用的新密钥。
KeyAgreement	由两方或多方使用，商定和建立一个特定的密钥，用于特定的密码操作。
AlgorithmParameters	用于存储特定算法的参数，包括参数编码和解码。
AlgorithmParameterGenerator	用于生成适合于指定算法的一组AlgorithmParameters。
KeyStore	用于创建和管理密钥库。密钥库是密钥的数据库。密钥库中的私钥具有与其关联的证书链，用于验证相应的公钥。密钥库还包含来自可信实体的证书。
CertificateFactory	用于创建公钥证书和证书吊销列表（CRL）。
CertPathBuilder	用于构建证书链（也称为证书路径）。
CertPathValidator	用于验证证书链。
CertStore	用于从存储库中检索证书和CRL。
注意	生成器可以创建具有全新内容的对象，而工厂只能从现有材料（例如编码）中创建对象。

3 使用示例

3.1 MessageDigest使用示例

以md5加密，演示MessageDigest的使用

public static void main(String[] args) {byte[] content = "hello world".getBytes();System.out.println(DigestUtils.md5DigestAsHex(content));System.out.println(DigestUtils.digestAsHexString("MD5", content));for (String algName : Security.getAlgorithms("MessageDigest")) {System.out.println(algName + "==>" + DigestUtils.digestAsHexString(algName, content));}}

3.2 MessageDigest工具类

public class DigestUtils {private static final String MD5_ALGORITHM_NAME = "MD5";private static final char[] HEX_CHARS ={'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};/*** Calculate the MD5 digest of the given bytes.** @param bytes the bytes to calculate the digest over* @return the digest*/public static byte[] md5Digest(byte[] bytes) {return digest(MD5_ALGORITHM_NAME, bytes);}/*** Return a hexadecimal string representation of the MD5 digest of the given bytes.** @param bytes the bytes to calculate the digest over* @return a hexadecimal digest string*/public static String md5DigestAsHex(byte[] bytes) {return digestAsHexString(MD5_ALGORITHM_NAME, bytes);}/*** Append a hexadecimal string representation of the MD5 digest of the given* bytes to the given {@link StringBuilder}.** @param bytes   the bytes to calculate the digest over* @param builder the string builder to append the digest to* @return the given string builder*/public static StringBuilder appendMd5DigestAsHex(byte[] bytes, StringBuilder builder) {return appendDigestAsHex(MD5_ALGORITHM_NAME, bytes, builder);}public static String digestAsHexString(String algorithm, byte[] bytes) {char[] hexDigest = digestAsHexChars(algorithm, bytes);return new String(hexDigest);}public static StringBuilder appendDigestAsHex(String algorithm, byte[] bytes, StringBuilder builder) {char[] hexDigest = digestAsHexChars(algorithm, bytes);return builder.append(hexDigest);}/*** Create a new {@link MessageDigest} with the given algorithm.* Necessary because {@code MessageDigest} is not thread-safe.*/private static MessageDigest getDigest(String algorithm) {try {return MessageDigest.getInstance(algorithm);} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {throw new IllegalStateException("Could not find MessageDigest with algorithm \"" + algorithm + "\"", ex);}}private static byte[] digest(String algorithm, byte[] bytes) {return getDigest(algorithm).digest(bytes);}private static char[] digestAsHexChars(String algorithm, byte[] bytes) {byte[] digest = digest(algorithm, bytes);return encodeHex(digest);}private static char[] encodeHex(byte[] bytes) {char[] chars = new char[32];for (int i = 0; i < chars.length; i = i + 2) {byte b = bytes[i / 2];chars[i] = HEX_CHARS[(b >>> 0x4) & 0xf];chars[i + 1] = HEX_CHARS[b & 0xf];}return chars;}}

参考

【Java加密】JCA体系结构
Java –可用的MessageDigest算法列表
Java生成MD5的两种方式

provider及算法

提供者	算法
SUN	SHA1PRNG
SUN	SHA1withDSA
SUN	NONEwithDSA
SUN	SHA224withDSA
SUN	SHA256withDSA
SUN	DSA
SUN	MD2
SUN	MD5
SUN	SHA
SUN	SHA-224
SUN	SHA-256
SUN	SHA-384
SUN	SHA-512
SUN	DSA
SUN	DSA
SUN	DSA
SUN	X.509
SUN	JKS
SUN	CaseExactJKS
SUN	DKS
SUN	JavaPolicy
SUN	JavaLoginConfig
SUN	PKIX
SUN	PKIX
SUN	LDAP
SUN	Collection
SUN	com.sun.security.IndexedCollection
SunRsaSign	RSA
SunRsaSign	RSA
SunRsaSign	MD2withRSA
SunRsaSign	MD5withRSA
SunRsaSign	SHA1withRSA
SunRsaSign	SHA224withRSA
SunRsaSign	SHA256withRSA
SunRsaSign	SHA384withRSA
SunRsaSign	SHA512withRSA
SunEC	EC
SunEC	EC
SunEC	NONEwithECDSA
SunEC	SHA1withECDSA
SunEC	SHA224withECDSA
SunEC	SHA256withECDSA
SunEC	SHA384withECDSA
SunEC	SHA512withECDSA
SunEC	EC
SunEC	ECDH
SunJSSE	RSA
SunJSSE	RSA
SunJSSE	MD2withRSA
SunJSSE	MD5withRSA
SunJSSE	SHA1withRSA
SunJSSE	MD5andSHA1withRSA
SunJSSE	SunX509
SunJSSE	NewSunX509
SunJSSE	SunX509
SunJSSE	PKIX
SunJSSE	TLSv1
SunJSSE	TLSv1.1
SunJSSE	TLSv1.2
SunJSSE	TLS
SunJSSE	Default
SunJSSE	PKCS12
SunJCE	RSA
SunJCE	DES
SunJCE	DESede
SunJCE	DESedeWrap
SunJCE	PBEWithMD5AndDES
SunJCE	PBEWithMD5AndTripleDES
SunJCE	PBEWithSHA1AndDESede
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC2_40
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC2_128
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC4_40
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC4_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA1AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA224AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA256AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA384AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA512AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA1AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA224AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA256AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA384AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA512AndAES_256
SunJCE	Blowfish
SunJCE	AES
SunJCE	AES_128/ECB/NoPadding
SunJCE	AES_128/CBC/NoPadding
SunJCE	AES_128/OFB/NoPadding
SunJCE	AES_128/CFB/NoPadding
SunJCE	AES_128/GCM/NoPadding
SunJCE	AES_192/ECB/NoPadding
SunJCE	AES_192/CBC/NoPadding
SunJCE	AES_192/OFB/NoPadding
SunJCE	AES_192/CFB/NoPadding
SunJCE	AES_192/GCM/NoPadding
SunJCE	AES_256/ECB/NoPadding
SunJCE	AES_256/CBC/NoPadding
SunJCE	AES_256/OFB/NoPadding
SunJCE	AES_256/CFB/NoPadding
SunJCE	AES_256/GCM/NoPadding
SunJCE	AESWrap
SunJCE	AESWrap_128
SunJCE	AESWrap_192
SunJCE	AESWrap_256
SunJCE	RC2
SunJCE	ARCFOUR
SunJCE	DES
SunJCE	DESede
SunJCE	Blowfish
SunJCE	AES
SunJCE	RC2
SunJCE	ARCFOUR
SunJCE	HmacMD5
SunJCE	HmacSHA1
SunJCE	HmacSHA224
SunJCE	HmacSHA256
SunJCE	HmacSHA384
SunJCE	HmacSHA512
SunJCE	DiffieHellman
SunJCE	DiffieHellman
SunJCE	DiffieHellman
SunJCE	DiffieHellman
SunJCE	DES
SunJCE	DESede
SunJCE	PBE
SunJCE	PBEWithMD5AndDES
SunJCE	PBEWithMD5AndTripleDES
SunJCE	PBEWithSHA1AndDESede
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC2_40
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC2_128
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC4_40
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC4_128
SunJCE	PBES2
SunJCE	PBEWithHmacSHA1AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA224AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA256AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA384AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA512AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA1AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA224AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA256AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA384AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA512AndAES_256
SunJCE	Blowfish
SunJCE	AES
SunJCE	GCM
SunJCE	RC2
SunJCE	OAEP
SunJCE	DiffieHellman
SunJCE	DES
SunJCE	DESede
SunJCE	PBEWithMD5AndDES
SunJCE	PBEWithMD5AndTripleDES
SunJCE	PBEWithSHA1AndDESede
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC2_40
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC2_128
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC4_40
SunJCE	PBEWithSHA1AndRC4_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA1AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA224AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA256AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA384AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA512AndAES_128
SunJCE	PBEWithHmacSHA1AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA224AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA256AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA384AndAES_256
SunJCE	PBEWithHmacSHA512AndAES_256
SunJCE	PBKDF2WithHmacSHA1
SunJCE	PBKDF2WithHmacSHA224
SunJCE	PBKDF2WithHmacSHA256
SunJCE	PBKDF2WithHmacSHA384
SunJCE	PBKDF2WithHmacSHA512
SunJCE	HmacMD5
SunJCE	HmacSHA1
SunJCE	HmacSHA224
SunJCE	HmacSHA256
SunJCE	HmacSHA384
SunJCE	HmacSHA512
SunJCE	HmacPBESHA1
SunJCE	PBEWithHmacSHA1
SunJCE	PBEWithHmacSHA224
SunJCE	PBEWithHmacSHA256
SunJCE	PBEWithHmacSHA384
SunJCE	PBEWithHmacSHA512
SunJCE	SslMacMD5
SunJCE	SslMacSHA1
SunJCE	JCEKS
SunJCE	SunTlsPrf
SunJCE	SunTls12Prf
SunJCE	SunTlsMasterSecret
SunJCE	SunTlsKeyMaterial
SunJCE	SunTlsRsaPremasterSecret
SunJGSS	1.2.840.113554.1.2.2
SunJGSS	1.3.6.1.5.5.2
SunSASL	DIGEST-MD5
SunSASL	NTLM
SunSASL	GSSAPI
SunSASL	EXTERNAL
SunSASL	PLAIN
SunSASL	CRAM-MD5
SunSASL	CRAM-MD5
SunSASL	GSSAPI
SunSASL	DIGEST-MD5
SunSASL	NTLM
XMLDSig	http://www.w3.org/2006/12/xml-c14n11#WithComments
XMLDSig	http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#base64
XMLDSig	http://www.w3.org/TR/1999/REC-xslt-19991116
XMLDSig	http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#
XMLDSig	http://www.w3.org/TR/2001/REC-xml-c14n-20010315#WithComments
XMLDSig	http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#enveloped-signature
XMLDSig	http://www.w3.org/2002/06/xmldsig-filter2
XMLDSig	DOM
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XMLDSig	http://www.w3.org/2006/12/xml-c14n11
XMLDSig	http://www.w3.org/TR/1999/REC-xpath-19991116
XMLDSig	DOM
SunPCSC	PC/SC
SunMSCAPI	Windows-PRNG
SunMSCAPI	Windows-MY
SunMSCAPI	Windows-ROOT
SunMSCAPI	NONEwithRSA
SunMSCAPI	SHA1withRSA
SunMSCAPI	SHA256withRSA
SunMSCAPI	SHA384withRSA
SunMSCAPI	SHA512withRSA
SunMSCAPI	MD5withRSA
SunMSCAPI	MD2withRSA
SunMSCAPI	RSA
SunMSCAPI	RSA
SunMSCAPI	RSA/ECB/PKCS1Padding

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