密码学 aes rsa 分段加密 填充 rsakey 生成
2024-05-09 12:50:39
文章目录
- 1 可逆加密/解密
- 1.1 BASE64
- 2 不可逆加密
- 2.1 MD5
- 2.2 SHA256
- 2.3 SHA512
- 2.4 MAC加密
- 3 对称加密解密
- 3.1 des加密和解密
- 3.2 AES加密和解密
- 3.3 优化秘钥
- 3.4 加密分类
- 3.4.1 块加密
- 3.4.2 序列加密
- 3.5 块加密常用的填充模式
- 4 非对称加密
- 4.1 定义
- 4.2 为什么会出现
- 4.3 常见算法
- 5.3 应用场景
1 可逆加密/解密
1.1 BASE64
private static final String UTF8= StandardCharsets.UTF_8.name();//base64 加密 = 为补充字节，如果gbk 为3个字节编码， utf8 为4个字节编码@Testpublic void test1()throws Exception{String word = "刘必君1234";String encode = Base64.encodeBase64String(word.getBytes(UTF8));log.info("加密后的密串: "+ encode);// 5YiY5b+F5ZCbMTIzNA==}
// base64 解密@Testpublic void test2()throws Exception{String word = "5YiY5b+F5ZCbMTIzNA==";byte[] decode = Base64.decodeBase64(word);log.info("解密后的密串"+ new String(decode,UTF8));//刘必君1234}2 不可逆加密
2.1 MD5
@Testpublic void test1()throws Exception{private static final String UTF8= StandardCharsets.UTF_8.name();String word = "刘必君1234";
// String algorithm = "MD5";String result = DigestUtils.md5Hex(word.getBytes(UTF8));log.info("算法对象加密结果长度:"+ result.length());log.info("算法对象加密结果:"+ result);
// 64d409fa15a3bc4678f073f9f847f2eb}
2.2 SHA256
private static final String UTF8= StandardCharsets.UTF_8.name();@Testpublic void test1()throws Exception{String word = "刘必君1234";String result = DigestUtils.sha256Hex(word.getBytes(UTF8));
//96cb3e8514fc85ef78a1b0c0ebdb0cb852266c04709719cf18475b07c911f011 64log.info("算法对象加密结果长度:"+ result.length());log.info("算法对象加密结果:"+ result);
// 64d409fa15a3bc4678f073f9f847f2eb}
2.3 SHA512
private static final String UTF8= StandardCharsets.UTF_8.name();@Testpublic void test1()throws Exception{String word = "刘必君1234";String result = DigestUtils.sha512Hex(word.getBytes(UTF8));
//b79555568ce9b19a8e4565f0b19ff7f947587b7ca4d03c9df0a18c0b6919d060add6220db510ecbfc271a9db4e5b4bff561f0b7ea48ad0262fe2dab9fa5a27ed 128log.info("算法对象加密结果长度:"+ result.length());log.info("算法对象加密结果:"+ result);
// 64d409fa15a3bc4678f073f9f847f2eb}
2.4 MAC加密
mac 加密中使用了盐 ，key
@Testpublic void test1()throws Exception{String word = "刘必君1234";String key = "1231";String hmacHex = new HmacUtils(HmacAlgorithms.HMAC_MD5, key).hmacHex(word);
// 3475e3498e6813d825523cdeadd8e172System.out.println(hmacHex);String HMAC_SHA_256 = new HmacUtils(HmacAlgorithms.HMAC_SHA_256, key).hmacHex(word);
// 29d732bdd062173e4bdb4f7d71d6ea6e44ad52d37e19c14cba2f4bf876ded48eSystem.out.println(HMAC_SHA_256);String HMAC_SHA_512 = new HmacUtils(HmacAlgorithms.HMAC_SHA_512, key).hmacHex(word);
// 792b3be46ff34d878a1ea806d376f3a2e2af58b032e37f21d07421158aabda07ae72ef0b041ebe2e9eb78bb2d5a8b9a7d59d85f869ed4d2b0fca58f68d40aa72System.out.println(HMAC_SHA_512);}
3 对称加密解密
堆成加密解密，只有一个key
3.1 des加密和解密
DEC_KEY 长度必须是等于8
package com.sxfz.word.util;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.junit.Test;import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;public class DESUtils {private static final String ALGORITHM = "DES";//DEC_KEY 长度必须是等于8private static final String KEY = "12345678";private static final String UTF8 = StandardCharsets.UTF_8.name();private String encrypt(String text) throws Exception {
// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
// cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);byte[] doFinal = cilper.doFinal(text.getBytes(UTF8));System.out.println(Base64.encodeBase64String(doFinal));return Base64.encodeBase64String(doFinal);}private String dencrypt(String text) throws Exception {// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则
// cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);byte[] doFinal = cilper.doFinal( Base64.decodeBase64(text.getBytes(UTF8)));System.out.println(new String(doFinal,UTF8));return new String(doFinal,UTF8);}@Testpublic void test() throws Exception{String text = "张三丰的故事123";String encrypt = encrypt(text);System.out.println("base64加密"+encrypt);System.out.println("解密"+dencrypt(encrypt));}
}
结果：wtm82GVgSJmS7Rkp1HpiysQwRhamDJMS
base64加密wtm82GVgSJmS7Rkp1HpiysQwRhamDJMS
张三丰的故事123
解密张三丰的故事123
3.2 AES加密和解密
aes_key 长度可以为：16 24 32；
package com.sxfz.word.util;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import org.junit.Test;import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class AESUtils {private static final String ALGORITHM = "AES";// int[] AES_KEYSIZES = new int[]{16, 24, 32}; aeskey 长度为16 24 32 三种情况private static final String KEY = "1234567121211212";private static final String UTF8 = StandardCharsets.UTF_8.name();/**** @param text* @return 加密后返回16进制字符串对象* @throws Exception*/private String encrypt(String text) throws Exception {
// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
// cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);byte[] doFinal = cilper.doFinal(text.getBytes(UTF8));System.out.println(Base64.encodeBase64String(doFinal));return Hex.encodeHexString(doFinal);}/**** @param encodetext hex加密字符串* @return 返回明文字符串* @throws Exception*/private String dencrypt(String encodetext) throws Exception {// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则
// cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);byte[] doFinal = cilper.doFinal( Hex.decodeHex(text));System.out.println(new String(doFinal,UTF8));return new String(doFinal,UTF8);}@Testpublic void test() throws Exception{String text = "张三丰的故事123";String encrypt = encrypt(text);System.out.println("HEX加密"+encrypt);System.out.println("解密"+dencrypt(encrypt));}
}jieguo:
LzcrgFJ6/Sb4poX0HMANb334Eowv6MptsiqAQW9SGxM= base64加密 长度44
HEX加密2f372b80527afd26f8a685f41cc00d6f7df8128c2fe8ca6db22a80416f521b13 hexString 长度64
张三丰的故事123
解密张三丰的故事1233.3 优化秘钥
通过key 生成指定长度的秘钥，通过秘钥然后再获取加密串，最后是用加密串来进行初始化 之前的秘钥
/*** 通过key生成指定长度的可以* @param key* @return*/private SecretKey generatorKey(String key)throws Exception{
// 创建keygenerator对象，可以根据传入的key生成一个指定长度的keyKeyGenerator keyGenerator =KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
// 初始化 secureRandom，并指定生成指定长度key的算法SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");secureRandom.setSeed(key.getBytes(UTF8));keyGenerator.init(128,secureRandom);SecretKey secretKey =keyGenerator.generateKey();
// 这里是通过秘钥获取，加密串byte[] encoded = secretKey.getEncoded();System.out.println(Hex.encodeHexString(encoded));return secretKey;}@Testpublic void test() throws Exception{
// String text = "张三丰的故事123";
// String encrypt = encrypt(text);
// System.out.println("HEX加密"+encrypt);
// System.out.println("解密"+dencrypt(encrypt));generatorKey("123");}
3.4 加密分类
3.4.1 块加密
ECB
定义：electronic code book ，电码本模式，将整个明文分成若干段相同的小段，然后对每一段进行加密
特点：每段之间互不依赖，可以并行处理；同样的明文总是成成同样的密文
CBC
定义：cipher block chanining ，密文分组链模式，所谓的链，即密文分组之间像联调一样相关链接在一起，先将明文切分若干小段，然后每一小段与上一段的密文段（第一个块因每一上一个密文段，使用的是IV）进行运算后，在与秘钥进行加密；
特点： 串行处理；同样的明文每次生成的密文不一样
IV:为初始化向量
3.4.2 序列加密
3.5 块加密常用的填充模式
为什么要有，对于固定的加密算法，每个块有固定的大小（blocksize），比如8个byte，明文分块后，加密前需要保证最后一个块的大小为8个byte，如果不够则使用特定的数据进行填充；
noPadding : 不自动填充
desc时，要求明文必须是8个字节的整数倍，aes时，是16个字节的整数倍
PKCS5Padding（限制了块大小为8个byte的）PKCS7Padding
ECB 加密：
package com.sxfz.word.util;import com.baomidou.mybatisplus.core.incrementer.IKeyGenerator;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import org.junit.Test;import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.SecureRandom;public class AESUtils {private static final String ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";private static final String ALGORITHM_TYPE = "AES";
// int[] AES_KEYSIZES = new int[]{16, 24, 32}; aeskey 长度为16 24 32 三种情况private static final String KEY = "1234567121211211";private static final String UTF8 = StandardCharsets.UTF_8.name();/**** @param text* @return 加密后返回16进制字符串对象* @throws Exception*/private String encrypt(String text) throws Exception {
// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM_TYPE);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
// cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);byte[] doFinal = cilper.doFinal(text.getBytes(UTF8));System.out.println(Base64.encodeBase64String(doFinal));return Hex.encodeHexString(doFinal);}/**** @param encodetext hex加密字符串* @return 返回明文字符串* @throws Exception*/private String dencrypt(String encodetext) throws Exception {// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM_TYPE);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则
// cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);byte[] doFinal = cilper.doFinal( Hex.decodeHex(encodetext));System.out.println(new String(doFinal,UTF8));return new String(doFinal,UTF8);}@Testpublic void test() throws Exception{String text = "张三丰的故事123";String encrypt = encrypt(text);System.out.println("HEX加密"+encrypt);System.out.println("解密"+dencrypt(encrypt));}
}- cbc 加密机制
package com.sxfz.word.util;import com.baomidou.mybatisplus.core.incrementer.IKeyGenerator;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import org.junit.Test;import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.SecureRandom;public class AESUtils {private static final String ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";private static final String ALGORITHM_CBC = "AES/CBC/PKCS5Padding";private static final String ALGORITHM_TYPE = "AES";
// int[] AES_KEYSIZES = new int[]{16, 24, 32}; aeskey 长度为16 24 32 三种情况private static final String KEY = "1234567121211211";
// IV 的默认长度为16个字节private static final String IV = "abcdefgh12345678";private static final String UTF8 = StandardCharsets.UTF_8.name();/**** @param text* @return 加密后返回16进制字符串对象* @throws Exception*/private String encrypt(String text) throws Exception {// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM_CBC);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM_TYPE);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(IV.getBytes(UTF8));
// cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKey,ivParameterSpec);
// cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);byte[] doFinal = cilper.doFinal(text.getBytes(UTF8));return Hex.encodeHexString(doFinal);}/**** @param encodetext hex加密字符串* @return 返回明文字符串* @throws Exception*/private String dencrypt(String encodetext) throws Exception {// 获取实例Cipher cilper = Cipher.getInstance(ALGORITHM_CBC);
// 创建 加密的规则SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(UTF8), ALGORITHM_TYPE);
// 初始化加解密对象，设置key，和加密规则/解密规则
// cilper.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(IV.getBytes(UTF8));
// cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey);cilper.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKey,ivParameterSpec);byte[] doFinal = cilper.doFinal( Hex.decodeHex(encodetext));System.out.println(new String(doFinal,UTF8));return new String(doFinal,UTF8);}/*** 通过key生成指定长度的可以* @param key* @return*/private SecretKey generatorKey(String key)throws Exception{// 创建keygenerator对象，可以根据传入的key生成一个指定长度的keyKeyGenerator keyGenerator =KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
// 初始化 secureRandom，并指定生成指定长度key的算法SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");secureRandom.setSeed(key.getBytes(UTF8));keyGenerator.init(128,secureRandom);SecretKey secretKey =keyGenerator.generateKey();
// 这里是通过秘钥获取，加密串byte[] encoded = secretKey.getEncoded();System.out.println(Hex.encodeHexString(encoded));return secretKey;}@Testpublic void test() throws Exception{String text = "我是超人我怕谁，212123";String encrypt = encrypt(text);System.out.println("HEX加密"+encrypt);System.out.println("解密"+dencrypt(encrypt));// generatorKey("123");}
}
4 非对称加密
4.1 定义
加密和解密使用两个不通的秘钥，（public key和private key）公钥可以给别人私钥总是字节保留。
4.2 为什么会出现
对称加密使用相同的秘钥，但对不同的原始内容加密会采用不同的秘钥，导致秘钥数量巨大，难以维护。
4.3 常见算法
- RSA
- 其他：ECC , Diffe-Hellman, EI Gamal ,DSA
5.3 应用场景
加解密
可以使用公钥加密，对应的就是私钥解密；也可以使用私钥加密，对应的是公钥解密；
package com.sxfz.word.util;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import org.junit.Test;import javax.crypto.Cipher;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;/*** RAS 加密解密工具类*/
@Slf4j
public class RsaUtils {private static final String ALGORITHM = "RSA";private static final String UTF8 = StandardCharsets.UTF_8.name();
// 单次加密长度最大为117private static final int MAX_ENCODE_LENGTH = 117;// 单次解密长度最大为128private static final int MAX_DECODE_LENGTH = 128;private static String publicKeyPath;private static String privateKeyPath;static {ClassLoader classLoader = RsaUtils.class.getClassLoader();publicKeyPath = classLoader.getResource("rsa.pub").getPath();privateKeyPath = classLoader.getResource("rsa.pri").getPath();log.info("publicKeyPath"+publicKeyPath);log.info("privateKeyPath"+privateKeyPath);}/*** 生成经过base64加密(公钥/私钥),并写入到文件中*/private void writeRsaKey2File()throws Exception{KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);keyPairGenerator.initialize(1024);KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();FileUtils.writeStringToFile(new File(publicKeyPath),Base64.encodeBase64String(publicKey.getEncoded()),UTF8);FileUtils.writeStringToFile(new File(privateKeyPath),Base64.encodeBase64String(privateKey.getEncoded()),UTF8);}/*** 从生成好的文件中获取公钥* 公钥和私钥保存在文件中是使用base64的方式进行编码的，所以第一步需要进行base64解码* 公钥使用规则 X509EncodedKeySpec* 私钥使用规则 PKCS8EncodedKeySpec* @return*/private PublicKey getPublicKey()throws Exception{String endcodeBase64 = FileUtils.readFileToString(new File(publicKeyPath), UTF8);byte[] publicKeyBytes = Base64.decodeBase64(endcodeBase64);KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
// 公钥使用规则x509X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKeyBytes);return keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);}/*** 从生成好的文件中获取私钥* 公钥和私钥保存在文件中是使用base64的方式进行编码的，所以第一步需要进行base64解码* 公钥使用规则x509* 私钥使用规则 PKCS8EncodedKeySpec* @return*/private PrivateKey getPrivateKey()throws Exception{String endcodeBase64 = FileUtils.readFileToString(new File(privateKeyPath), UTF8);byte[] privateKeyBytes = Base64.decodeBase64(endcodeBase64);KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
// 私钥使用规则 PKCS8EncodedKeySpecPKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKeyBytes);return keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);}@Testpublic void test1()throws Exception{
// 生成秘钥对 生成一次后保存下来，不要乱折腾
// writeRsaKey2File();String text = "搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;搜晚上我是超人，我怕谁12132l;";System.out.println(" ------------------公钥加密，私钥解密-------------------------------");String encryptStr = encrypt(text, getPublicKey());System.out.println(encryptStr);String decryptStr = decrypt(encryptStr, getPrivateKey());System.out.println(decryptStr);System.out.println(" ------------------私钥加密，公钥解密-------------------------------");encryptStr = encrypt(text,getPrivateKey());System.out.println(encryptStr);decryptStr = decrypt(encryptStr,getPublicKey());System.out.println(decryptStr);}/*** 加密类* @param originalContent 要加密的明文* @param key 公钥或者私钥* @return Base64 加密后的字符串*/private String encrypt(String originalContent, Key key) throws Exception{Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);byte [] bytes = doCodec(cipher,originalContent.getBytes(UTF8),MAX_ENCODE_LENGTH);return Base64.encodeBase64String(bytes);}/*** 解密类* @param base64EncodeContent base64加密后的密文* @param key 公钥或者私钥* @return 原始内容*/private String decrypt(String base64EncodeContent, Key key) throws Exception{byte[] decodeBase64 = Base64.decodeBase64(base64EncodeContent);Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);byte [] bytes = doCodec(cipher,decodeBase64,MAX_DECODE_LENGTH);return new String(bytes,UTF8);}/*** 加密/解密的公共方法* @param cipher 加密或者解密* @param bytes 明文/密文* @param maxBlockSize 处理的最大长度* @return 返回密文或者明文* @throws Exception*/private byte[] doCodec(Cipher cipher, byte[] bytes, int maxBlockSize) throws Exception{
// 偏移量int offset = 0;// 循环成次数int count = 0 ;
// 加密/解密后的结果byte [] temp;
// 加密/解密的总结果ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();// 输入的字符串长度int inputLength = bytes.length;while ((inputLength - offset)>0){if((inputLength - offset)>maxBlockSize){temp = cipher.doFinal(bytes,offset,maxBlockSize);}else {temp = cipher.doFinal(bytes,offset,inputLength - offset);}bos.write(temp,0,temp.length);count ++;offset = maxBlockSize*count;}byte[] result = bos.toByteArray();bos.close();return result;}}- 数字签名
- 数字信封
- 数字证书
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