SM2SM4实现字符串和文件的数字信封(小文件不支持超过堆内存的大文件)

先解释一下什么是数字信封: 将对称密钥通过非对称加密(即：有公钥和私钥两个)的结果分发对称密钥的方法。大白话讲: 用对称秘钥对文件或字节加密,然后用非对称秘钥对对称秘钥的钥匙进行加密.

这里再解释一下对称秘钥和非对称秘钥:

非对称秘钥: 非对称加密算法需要两个密钥：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。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法
对称秘钥算法:加密是双方使用相同的密钥，必须以绝对安全的形式传送密钥才能保证安全。若果密钥泄露，加密数据将受到威胁，这点不如非对称密钥。只有一个秘钥

数字信封是实现信息保密性验证的技术。

文件加密流程:

文件解密流程:

我的实现思路: 对称算法选择国密的sm4算法, 采用SM4/ECB/PKCS5Padding, 非对称算法采用国密sm2 ,

具体实现代码:

数字信封加密

数字信封加密

package com.ymwk;

import java.io.BufferedOutputStream;import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.security.InvalidKeyException;import java.security.KeyFactory;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.security.NoSuchProviderException;import java.security.PublicKey;import java.security.Security;import java.security.cert.CertificateException;import java.security.cert.CertificateFactory;import java.security.cert.X509Certificate;import java.security.spec.InvalidKeySpecException;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

import javax.crypto.BadPaddingException;import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;import javax.crypto.NoSuchPaddingException;

import org.bouncycastle.crypto.InvalidCipherTextException;import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey;import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import com.ymwk.base64.Base64Utils;import com.ymwk.file.FileUtils;import com.ymwk.result.Result;import com.ymwk.sm2.GMBaseUtil;import com.ymwk.sm2.SM2CertUtil;import com.ymwk.sm2.SM2Util;import com.ymwk.sm4.Sm4Utils;

/** * 对文件的数字信封 * @author Saxon  * @Date   2021年7月8日 */public class FileEncrypt extends GMBaseUtil{

  /**    * @param publicKey 公钥对象  * @param fileBytes  文件字节数组   * @return Result if(code== 200)success else fail       * encryptFileStr 加密后的文件字符串    * encryptKeyStr  加密后的秘钥字符串    * @throws IOException    * @throws NoSuchProviderException    * @throws NoSuchAlgorithmException   */   public static Result fileEncrypt(PublicKey publicKey,byte[] fileBytes)  {     try {         //创建对称秘钥对         byte[] key = Sm4Utils.generateKey();         //对文件加密           byte[] fileEncryptBytes = Sm4Utils.encryptEcbPadding(key, fileBytes);            //对秘钥对加密          byte[] encryptKey = SM2Util.encrypt((BCECPublicKey)publicKey, key);          //将返回值base64加密            String encryptKeyStr = Base64Utils.encode(encryptKey);           return new Result(Result.CODE_SUCCESS,"文件加密成功",encryptKeyStr,fileEncryptBytes);     } catch (NoSuchAlgorithmException e) {            e.printStackTrace();          return new Result(Result.CODE_EXCEPTION, "NoSuchAlgorithmException,没有找到该摘要算法");     } catch (NoSuchProviderException e) {         e.printStackTrace();          return new Result(Result.CODE_EXCEPTION, "NoSuchProviderException,没有找到该加密机");       }catch (InvalidKeyException | IllegalBlockSizeException | BadPaddingException | NoSuchPaddingException | InvalidCipherTextException e ) {         e.printStackTrace();          return new Result(Result.CODE_EXCEPTION, "文件加密失败:"+e.getMessage());        } }

  /**    *     * @param publicKey 公钥对象  * @param fileInput  文件输入流    * @return Result if(code== 200)success else fail       * encryptFileStr 加密后的文件字符串    * encryptKeyStr  加密后的秘钥字符串    * @throws IOException    */   public static Result fileEncrypt(PublicKey publicKey,InputStream fileInput)   {        ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();      byte[] buffer = new byte[1024*4];        int n = 0;       try {            while (-1 != (n = fileInput.read(buffer))) {                output.write(buffer, 0, n);            }        } catch (IOException e) {         e.printStackTrace();      }     return fileEncrypt(publicKey,output.toByteArray());   }

  /**    * @param cert  证书对象  * @param file  文件    * @return Result if(code== 200)success else fail       * encryptFileStr 加密后的文件字符串    * encryptKeyStr  加密后的秘钥字符串    */   public static Result fileEncrypt(X509Certificate cert,File file)   {      try {         return fileEncrypt(cert,new FileInputStream(file));       } catch (FileNotFoundException e) {           e.printStackTrace();          return new Result(Result.CODE_ERROR_PARAM, "文件不存在:"+e.getMessage());       } }

  /**    *     * @param cert  证书对象  * @param fileInput  文件输入流    * @return Result if(code== 200)success else fail       * encryptFileStr 加密后的文件字符串    * encryptKeyStr  加密后的秘钥字符串    * @throws IOException    */   public static Result fileEncrypt(X509Certificate cert,InputStream fileInput)  {       return fileEncrypt(SM2CertUtil.getBCECPublicKey(cert),fileInput); }

  /**    * @param certStr  证书base64   * @param fileInput  文件输入流    * @return Result if(code== 200)success else fail       * encryptFileStr 加密后的文件字符串    * encryptKeyStr  加密后的秘钥字符串    * @throws IOException    */   public static Result fileEncrypt(String certStr,InputStream fileInput) {      try {        ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(Base64Utils.decode(certStr));           CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509", BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);           X509Certificate cert =  (X509Certificate) cf.generateCertificate(bais);          return fileEncrypt(cert,fileInput);        }catch (Exception e) {            e.printStackTrace();          return new Result(Result.CODE_EXCEPTION, "证书base64转换证书对象失败:"+e.getMessage());      } } /**    * @param certStr  证书base64   * @param filePath  文件路径  * @return Result if(code== 200)success else fail       * encryptFileStr 加密后的文件字符串    * encryptKeyStr  加密后的秘钥字符串    */   public static Result fileEncrypt(String certStr,String filePath){         return fileEncrypt(certStr,new File(filePath));   }

  /**    * @param certStr  证书base64   * @param file  文件    * @return Result if(code== 200)success else fail       * encryptFileStr 加密后的文件字符串    * encryptKeyStr  加密后的秘钥字符串    * @throws FileNotFoundException      * @throws IOException    */   public static Result fileEncrypt(String certStr,File file)  {     try {         return fileEncrypt(certStr,new FileInputStream(file));        } catch (FileNotFoundException e) {           e.printStackTrace();          return new Result(Result.CODE_ERROR_PARAM, "文件不存在:"+e.getMessage());       } }

  public static void main(String[] args) throws CertificateException, NoSuchProviderException, IOException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {      Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());        // FileInputStream bais = new FileInputStream("D:\\test.cer");      //CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509", BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);        // X509Certificate cert =  (X509Certificate) cf.generateCertificate(bais);       // String cert = "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";        String publicKeyStr = "MIIBMzCB7AYHKoZIzj0CATCB4AIBATAsBgcqhkjOPQEBAiEA/v8AAAAA//8wRAQg/v8AAAAA//wEICjp+p6dn140TVqeS89lCafzl4n1FauPkt28vUFNlA6TBEEEMsSuLB8ZgRlfmQRGajnJlI/jC7/yZgvhcVpFiTNMdMe8Nzai9PZ3nFm9zuNraSFT0KmHfMYqR0AC3zLlITnwoAIhAP7///9yA99rIcYFK1O79Ak51UEjAgEBA0IABMWwe7cKGGDCHWVCCmI195Ump1xqhZcXn7oYa23gNPUYs8vAxmC/nf7t+8Kq7Iq2KR5zlafOR5+Igs/BX4AkUkQ=";      X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(Base64Utils.decode(publicKeyStr));        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC");      PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);         Result fileEncrypt = fileEncrypt(publicKey,new FileInputStream("C:\\Users\\Saxon\\Desktop\\Test.java"));       BufferedOutputStream bos = null;         FileOutputStream fos = null;         File file = null;         file = new File("d://test.java");          if (!file.getParentFile().exists()){              //文件夹不存在 生成              file.getParentFile().mkdirs();          }          fos = new FileOutputStream(file);          bos = new BufferedOutputStream(fos);          bos.write(fileEncrypt.getEncryptFileByte());          bos.close();          fos.close();        System.out.println(fileEncrypt); }}

数字信封解密

数字信封解密

/**    *     * @param privateKey   私钥     * @param file 加密后的文件     * @param keyString   加密后的秘钥  */   public static void decrypt(PrivateKey privateKey,File file,String keyString) throws IOException, InvalidCipherTextException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchProviderException, NoSuchPaddingException {     byte[] keyByte = Base64Utils.decode(keyString);      FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);     ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();      byte[] buffer = new byte[4096];      int n = 0;       while (-1 != (n = fileInputStream.read(buffer))) {          output.write(buffer, 0, n);       }      byte[] byteArray = output.toByteArray();        //用私钥解密秘钥     byte[] key = SM2Util.decrypt((BCECPrivateKey)privateKey, keyByte);       byte[] decryptEcbPadding = Sm4Utils.decryptEcbPadding(key, byteArray);                //将解密后的文件输出到本地       OutputStream out = new FileOutputStream("D:\\bbb.txt");        ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(decryptEcbPadding);     byte[] buff = new byte[1024];            int len = 0;         while((len=byteArrayInputStream.read(buff))!=-1){               out.write(buff, 0, len);          }         byteArrayInputStream.close();         out.close();  }

以上就是数字信封的加解密操作的全部内容, 想要代码中其他工具类的朋友可以加我微信或者访问我的gitee,所有的代码都在里面.

gitee地址: https://gitee.com/saxonkiku/encrypt_and_decrypt_file.git

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