java中的数据加密

记录

一、java中的数据加密

  • Java提供的安全模型和API
  • 加密基础知识
  • 使用JAVA实现加密

二、Java提供的安全模型和API

2.1、Java语言本身的安全性

  • 自动内存管理:对于生成的对象在生命周期结束后会自动销毁
  • 自动数组溢出检查等:如数组下标越界
  • 字节代码的验证机制:转化为class字节码文件运行
  • 独特的安全类加载:编译成class类后,加class类进行加载

2.2、Java加密体系

JCA和JCE两个重要框架

JCA:-JCA-java Cryptography Architecture

  • 数字签名
  • 信息摘要

JCE:JCE-Java Cryptography Extension

  • MD5(消息摘要算法)
  • SHA(安全散列算法)
  • DES(数据加密算法)

JCA与JCE都实现算法和实现的独立性,在JDK1.4以后已经捆绑发行,它们都通过provide框架提供加密服务,在使用时,不需要关心相映的算法只需要调用相应的类就行了

java中的数据加密

其它的一些如图:

java中的数据加密

2.3、Java的认证和授权

  • 基于配置文件的认证和授权:

只需要配置配置文件,方便修改

应用场合,一般适用于B/S开发

安全控制粒度:一般只能到某个页面

  • 基于源码的认证和授权:

安全控件粒度:可以控制到某个类甚至方法

应用场合:C/S或者B/S开发均可

JAAS-Java Authentication and Authorization Service

2.4、安全通信

  • SSL-Secure Socket Layer(安全套接层协议)
  • TLS-Transport Layer Security(安全传输协议)
  • Kerberos(一种网络认证协议)

java中的数据加密

但一些网站仍然没有使用安全协议,是因为这些安全带来的代价就是造成性能的损耗

2.5、PKI体系

PKI-Public Key Infrastructure

Java的PKI规范提供了管理key和证书的API

实现协议:

  • x.509(最常用)
  • CRL(证书撤销列表)
  • PKCS等

PKI的核心是数字证书

  • 提供Certifficate数字证书对象等

管理证书的工具:

  • keytool:用来生成证书
  • jarSigner:可用对当前的jar进行签名保证给指定的人来使用

java中的数据加密

三、加密基础知识

3.1、对称加密(私钥体系)

缺点:对称加密是可逆的

3.2、非对称加密(公钥体系)

特点:

  • 加密用公钥,解密用私钥
  • 安全性较高。加密/解密慢,适用于分布式网络
  • 典型应用:数字证书

典型算法:

  • RSA:RSA算法中,每个通信主体都有两个钥匙,一个公钥(Public Key)用来对数据进行加密; 一个私钥(Private Key)用来对数据进行解密
  • DSA:DSA-Digital Signature Algorithm

3.3、单向散列函数加密

  • h=H(m)返回长度为m的散列值h
  • 特点:加密快,不可逆,破解困难

典型算法:

  • MD5(128位,安全性不够高)碰撞法破解
  • SHA或者SHA1(160位)

四、使用JAVA实现加密

4.1、MD5加密实现

java中的数据加密

package com.pb;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Scanner; /*
* 验证MD5
* 1.初始化MessageDigest信息摘要对象
* 2.传入需要计算的字符串更新摘要信息
* 3.计算信息摘要
* 4.将byte[] 转换为找度为32位的16进制字符串
*/
public class MD5 {
/*
* 生成md5 有传入参数字符串
*/
public void generateMD5(String input){ try {
//1.初始化MessageDigest信息摘要对象,并指定为MD5不分大小写都可以
MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("md5");
//2.传入需要计算的字符串更新摘要信息,传入的为字节数组byte[],
//将字符串转换为字节数组使用getBytes()方法完成
//指定时其字符编码 为utf-8
md.update(input.getBytes("utf-8"));
//3.计算信息摘要digest()方法
//返回值为字节数组
byte [] hashCode=md.digest();
//4.将byte[] 转换为找度为32位的16进制字符串
//声明StringBuffer对象来存放最后的值
StringBuffer sb=new StringBuffer();
//遍历字节数组
for(byte b:hashCode){
//对数组内容转化为16进制,
sb.append(Character.forDigit(b>>4&0xf, 16));
//换2次为32位的16进制
sb.append(Character.forDigit(b&0xf, 16));
}
System.out.println("加密后的结果是:"+sb.toString());
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} public static void main(String[] args) {
//声明加密MD5类的对象
MD5 md5=new MD5();
//使用Scanner来输入一个字符
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入要加密的内容:");
String input = scanner.nextLine();
//调用加密方法
md5.generateMD5(input); } }

结果:

请输入要加密的内容:
学习MD5加密过程
加密后的结果是:b826cdac46f01dcc8ccc60a76cebf858

4.2、对称加密实现

java中的数据加密

package demo.security;

import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Base64;
import java.util.Scanner; import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder; /*
* AES对称加密
*/
public class SymmetricEncoder {
/*
* 加密
* 1.构造密钥生成器
* 2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
* 3.产生密钥
* 4.创建和初始化密码器
* 5.内容加密
* 6.返回字符串
*/
public static String AESEncode(String encodeRules,String content){
try {
//1.构造密钥生成器,指定为AES算法,不区分大小写
KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES");
//2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
//生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组
keygen.init(128, new SecureRandom(encodeRules.getBytes()));
//3.产生原始对称密钥
SecretKey original_key=keygen.generateKey();
//4.获得原始对称密钥的字节数组
byte [] raw=original_key.getEncoded();
//5.根据字节数组生成AES密钥
SecretKey key=new SecretKeySpec(raw, "AES");
//6.根据指定算法AES自成密码器
Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES");
//7.初始化密码器,第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密解密(Decrypt_mode)操作,第二个参数为使用的KEY
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
//8.获取加密内容的字节数组(这里要设置为utf-8)不然内容中如果有中文和英文混合中文就会解密为乱码
byte [] byte_encode=content.getBytes("utf-8");
//9.根据密码器的初始化方式--加密:将数据加密
byte [] byte_AES=cipher.doFinal(byte_encode);
//10.将加密后的数据转换为字符串
//这里用Base64Encoder中会找不到包
//解决办法:
//在项目的Build path中先移除JRE System Library,再添加库JRE System Library,重新编译后就一切正常了。
String AES_encode=new String(new BASE64Encoder().encode(byte_AES));
//11.将字符串返回
return AES_encode;
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} //如果有错就返加nulll
return null;
}
/*
* 解密
* 解密过程:
* 1.同加密1-4步
* 2.将加密后的字符串反纺成byte[]数组
* 3.将加密内容解密
*/
public static String AESDncode(String encodeRules,String content){
try {
//1.构造密钥生成器,指定为AES算法,不区分大小写
KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES");
//2.根据ecnodeRules规则初始化密钥生成器
//生成一个128位的随机源,根据传入的字节数组
keygen.init(128, new SecureRandom(encodeRules.getBytes()));
//3.产生原始对称密钥
SecretKey original_key=keygen.generateKey();
//4.获得原始对称密钥的字节数组
byte [] raw=original_key.getEncoded();
//5.根据字节数组生成AES密钥
SecretKey key=new SecretKeySpec(raw, "AES");
//6.根据指定算法AES自成密码器
Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES");
//7.初始化密码器,第一个参数为加密(Encrypt_mode)或者解密(Decrypt_mode)操作,第二个参数为使用的KEY
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
//8.将加密并编码后的内容解码成字节数组
byte [] byte_content= new BASE64Decoder().decodeBuffer(content);
/*
* 解密
*/
byte [] byte_decode=cipher.doFinal(byte_content);
String AES_decode=new String(byte_decode,"utf-8");
return AES_decode;
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} //如果有错就返加nulll
return null;
} public static void main(String[] args) {
SymmetricEncoder se=new SymmetricEncoder();
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
/*
* 加密
*/
System.out.println("使用AES对称加密,请输入加密的规则");
String encodeRules=scanner.next();
System.out.println("请输入要加密的内容:");
String content = scanner.next();
System.out.println("根据输入的规则"+encodeRules+"加密后的密文是:"+se.AESEncode(encodeRules, content)); /*
* 解密
*/
System.out.println("使用AES对称解密,请输入加密的规则:(须与加密相同)");
encodeRules=scanner.next();
System.out.println("请输入要解密的内容(密文):");
content = scanner.next();
System.out.println("根据输入的规则"+encodeRules+"解密后的明文是:"+se.AESDncode(encodeRules, content));
} }
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