Java加密算法工具类（AES、DES、MD5、RSA）
2023-12-28 12:24:00
整理了有关加密算法工具类，结合了几个博客以及自己改良后可直接使用，主要介绍以下四种加密方式：AES、DES、MD5、RSA，详细介绍都在注释里面有讲。
一、AES
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.*;
import java.util.Base64;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
/**
* AES-对称加密算法（ECB、CBC模式）
*/
public class AESUtil {
// 128位密钥 = 16 bytes Key:
public static String key128 = "zhangximing";
public static void main(String[] args) throws GeneralSecurityException {
JSONObject param = new JSONObject();
param.put("billCode", "FBX123456");
param.put("remark","测试xxx");
String message = param.toJSONString();
byte[] data = message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
//对于ECB工作模式，我们使用"AES/ECB/PKCS5Padding"作为加密模式，
//对于CBC工作模式，我们使用"AES/CBC/PKCS5Padding"作为加密模式。
//加密后的密文将以Base64编码的形式输出。
/**
* ECB（Electronic Codebook）工作模式是AES加密算法的一种，它将明文分为固定大小的块，对每个块进行加密，然后将所有块的密文进行拼接，形成密文。
* 这种模式的主要优点是简单、并行化处理和错误传播有限；缺点是容易受到密码本重放攻击的影响，不适用于加密大量数据。
*/
//ECB工作模式
// 加密:
byte[] encrypted = encryptECB(key128, data);
String encodeToString = Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted);
System.out.println("Encrypted: " + encodeToString);
// 解密:
byte[] decrypted = decryptECB(key128, Base64.getDecoder().decode(encodeToString));
System.out.println("Decrypted: " + new String(decrypted, StandardCharsets.UTF_8));
/**
* CBC（Cipher Block Chaining）工作模式也是AES加密算法的一种，它将明文分为固定大小的块，对每个块进行加密，并将前一个加密块与当前块进行异或操作，然后将所有块的密文进行拼接，形成密文。
* 这种模式的主要优点是能够抵御密码本重放攻击，适用于加密大量数据；缺点是需要额外的初始向量（IV）来确保加密的随机性，如果IV被泄露或者被攻击者捕获，可能会导致整个加密消息被解密。
*/
//CBC工作模式
// 加密:
byte[] encrypted2 = encryptCBC(key128,data);
System.out.println("Encrypted: " + Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted2));
// 解密:
byte[] decrypted2 = decryptCBC(key128, encrypted2);
System.out.println("Decrypted: " + new String(decrypted2, StandardCharsets.UTF_8));
}
// String类型加密:
public static String encryptECB(String key, String input) throws GeneralSecurityException {
byte[] bytes = AESUtil.encryptECB(key, input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
}
// 加密:
public static byte[] encryptECB(String key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
SecretKey keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "AES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec);
return cipher.doFinal(input);
}
// 解密:
public static String decryptECB(String key, String input) throws GeneralSecurityException {
byte[] bytes = AESUtil.decryptECB(key128, Base64.getDecoder().decode(input));
return new String( bytes, StandardCharsets.UTF_8);
}
// 解密:
public static byte[] decryptECB(String key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
SecretKey keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "AES");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec);
return cipher.doFinal(input);
}
// 加密:
public static byte[] encryptCBC(String key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "AES");
// CBC模式需要生成一个16 bytes的initialization vector:
SecureRandom sr = SecureRandom.getInstanceStrong();
byte[] iv = sr.generateSeed(16);
IvParameterSpec ivps = new IvParameterSpec(iv);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec, ivps);
byte[] data = cipher.doFinal(input);
// IV不需要保密，把IV和密文一起返回:
return join(iv, data);
}
// 解密:
public static byte[] decryptCBC(String key, byte[] input) throws GeneralSecurityException {
// 把input分割成IV和密文:
byte[] iv = new byte[16];
byte[] data = new byte[input.length - 16];
System.arraycopy(input, 0, iv, 0, 16);
System.arraycopy(input, 16, data, 0, data.length);
// 解密:
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), "AES");
IvParameterSpec ivps = new IvParameterSpec(iv);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivps);
return cipher.doFinal(data);
}
public static byte[] join(byte[] bs1, byte[] bs2) {
byte[] r = new byte[bs1.length + bs2.length];
System.arraycopy(bs1, 0, r, 0, bs1.length);
System.arraycopy(bs2, 0, r, bs1.length, bs2.length);
return r;
}
}
二、DES
import java.security.Key;
import java.security.SecureRandom;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
/**
* DES是一种对称加密算法，所谓对称加密算法:加密和解密使用相同的秘钥的算法
*
*/
public class DESUtil {
private static Key key;
//设置秘钥key
private static String KEY_STR="guoyi";
private static String CHARSETNAME="UTF-8";
private static String ALGORITHM="DES";
static{
try{
//生成DES算法对象
KeyGenerator generator=KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
//运用SHA1安全策略
SecureRandom secureRandom=SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
//设置上密钥种子
secureRandom.setSeed(KEY_STR.getBytes());
//初始化基于SHA1的算法对象
generator.init(secureRandom);
//生成密钥对象
key=generator.generateKey();
generator=null;
}catch(Exception e){
throw new RuntimeException(e);
}
}
/**
* 获取加密的信息
* @param str
* @return
*/
public static String getEncryptString(String str){
//基于BASE64编码，接收byte[]并转换成String
BASE64Encoder base64Encoder=new BASE64Encoder();
try {
// 按UTF8编码
byte[] bytes = str.getBytes(CHARSETNAME);
// 获取加密对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 初始化密码信息
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
// 加密
byte[] doFinal = cipher.doFinal(bytes);
// byte[]to encode好的String并返回
return base64Encoder.encode(doFinal);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
/**
* 获取解密之后的信息
*
* @param str
* @return
*/
public static String getDecryptString(String str) {
// 基于BASE64编码，接收byte[]并转换成String
BASE64Decoder base64decoder = new BASE64Decoder();
try {
// 将字符串decode成byte[]
byte[] bytes = base64decoder.decodeBuffer(str);
// 获取解密对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 初始化解密信息
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
// 解密
byte[] doFinal = cipher.doFinal(bytes);
// 返回解密之后的信息
return new String(doFinal, CHARSETNAME);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static void main(String[] args) {
JSONObject param = new JSONObject();
param.put("billCode", "FBX123456");
param.put("remark","测试xxx");
//加密
String encryptString = getEncryptString(param.toJSONString());
System.out.println(encryptString);
//解密
System.out.println(getDecryptString(encryptString));
}
}
三、MD5
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import java.security.MessageDigest;
/**
* MD5加密（不可逆，一般用于校验）
*/
public class MD5Util {
/**
* 对传入的String进行MD5加密
*
* @param s
* @return
*/
public static final String getMd5(String s) {
// 16进制数组
char hexDigits[] = { '5', '0', '5', '6', '2', '9', '6', '2', '5', 'q', 'b', 'l', 'e', 's', 's', 'y' };
try {
char str[];
// 将传入的字符串转换成byte数组
byte strTemp[] = s.getBytes();
// 获取MD5加密对象
MessageDigest mdTemp = MessageDigest.getInstance("MD5");
// 传入需要加密的目标数组
mdTemp.update(strTemp);
// 获取加密后的数组
byte md[] = mdTemp.digest();
int j = md.length;
str = new char[j * 2];
int k = 0;
// 将数组做位移
for (int i = 0; i < j; i++) {
byte byte0 = md[i];
str[k++] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];
str[k++] = hexDigits[byte0 & 0xf];
}
// 转换成String并返回
return new String(str);
} catch (Exception e) {
return null;
}
}
public static void main(String[] args) {
JSONObject param = new JSONObject();
param.put("billCode", "FBX123456");
param.put("remark","测试xxx");
String content = param.toJSONString();
System.out.println(MD5Util.getMd5(content));//5y6y9590ssq2bss56ss6b5eybs6595b5
}
}
四、RSA
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import javax.crypto.Cipher;
import java.security.*;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* RSA 是一种基于公钥加密算法，它可以在不共享密钥的情况下，使用公钥加密信息，并使用私钥解密信息。
* 一般来说是公钥加密，私钥解密。因为公钥用于公开给多个人，而私钥是个人的，然后私钥加密的一般用于加签的形式，但是容易信息泄漏，因为含明文（RSA加签在许多应用场景中都有广泛应用，例如数字证书、电子签名等。）。
* 加密：公钥放在客户端，使用公钥对数据进行加密，服务端拿到数据后用私钥进行解密。
* 加签：私钥放在客户端，使用私钥对数据进行加签，服务端拿到数据后用公钥进行验签。
*/
public class RSAUtil {
private final static String RSA_ALGORITHM = "RSA";
private final static String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";
private final static String RSA_PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";
private final static String RSA_PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";
//base64对二进制数据进行编码解码
public static String encodeBase64(byte[] binaryData) {
Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
return encoder.encodeToString(binaryData);
}
public static byte[] decodeBase64(String encoded) {
Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();
return decoder.decode(encoded);
}
//生成密钥对
public static Map<String,Object> getKey() throws NoSuchAlgorithmException {
// 因为只存公钥和私钥，所以指明Map的长度是2
Map<String,Object> keyMap = new HashMap<String,Object>(2);
// 获取RSA算法实例
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(RSA_ALGORITHM);
// 1024代表密钥二进制位数
keyPairGen.initialize(1024);
// 产生KeyPair工厂
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
keyMap.put(RSA_PUBLIC_KEY, publicKey);
keyMap.put(RSA_PRIVATE_KEY, privateKey);
return keyMap;
}
/**
* 使用私钥对数据进行加密
*/
public static byte[] encryptPrivateKey(byte[] binaryData, String privateKey) throws Exception {
byte[] keyBytes = decodeBase64(privateKey);
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
// 获取RSA算法实例
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
Key priKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
// 初始化加密器
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, priKey);
return cipher.doFinal(binaryData);
}
/**
* 使用公钥对数据进行加密
*/
public static byte[] encryptPublicKey(byte[] binaryData, String publicKey) throws Exception {
byte[] keyBytes = decodeBase64(publicKey);
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
// 获取RSA算法实例
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
Key pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
// 初始化加密器
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
return cipher.doFinal(binaryData);
}
/**
* 使用私钥对数据进行解密
*/
public static byte[] decryptPrivateKey(byte[] binaryData, String privateKey) throws Exception {
byte[] keyBytes = decodeBase64(privateKey);
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
// 获取RSA算法实例
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
Key priKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
// 初始化加密器
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
return cipher.doFinal(binaryData);
}
/**
* 使用公钥对数据进行解密
*/
public static byte[] decryptPublicKey(byte[] binaryData, String publicKey) throws Exception {
byte[] keyBytes = decodeBase64(publicKey);
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
// 获取RSA算法实例
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
Key pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
// 初始化加密器
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);
return cipher.doFinal(binaryData);
}
/**
* 使用私钥对数据进行签名
*/
public static String sign(byte[] binaryData, String privateKey)
throws Exception {
byte[] keyBytes = decodeBase64(privateKey);
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
// 获取RSA算法实例
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
// 获取签名算法
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
signature.initSign(priKey);
signature.update(binaryData);
return encodeBase64(signature.sign());
}
/**
* 使用公钥对数据签名进行验证
*/
public static boolean verify(byte[] binaryData, String publicKey, String sign)
throws Exception {
byte[] keyBytes = decodeBase64(publicKey);
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
// 获取RSA算法实例
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
// 获取签名算法
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
signature.initVerify(pubKey);
signature.update(binaryData);
return signature.verify(decodeBase64(sign));
}
//公钥
public static String getPublicKey(Map<String,Object> map){
RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) map.get(RSA_PUBLIC_KEY);
byte[] publicKeyBytes = rsaPublicKey.getEncoded();
return encodeBase64(publicKeyBytes);
}
//密钥
public static String getPrivateKey(Map<String,Object> map){
RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) map.get(RSA_PRIVATE_KEY);
byte[] privateKeyBytes = rsaPrivateKey.getEncoded();
return encodeBase64(privateKeyBytes);
}
//测试
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1.获取公钥私钥
Map<String,Object> map = getKey();
System.out.println("公钥："+getPublicKey(map));
System.out.println("私钥："+getPrivateKey(map));
JSONObject param = new JSONObject();
param.put("billCode", "FBX123456");
param.put("remark","测试xxx");
String content = param.toJSONString();
System.out.println("============ 分隔符 ===========");
// 2.使用私钥加密
byte[] encodeContent = encryptPrivateKey(content.getBytes(),getPrivateKey(map));
//转字符串
String encodeContentStr = Base64.getEncoder().encodeToString(encodeContent);
//翻转字节数组
byte[] encodeContentB = Base64.getDecoder().decode(encodeContentStr);
System.out.println("私钥加密后的数据："+ encodeContentStr);
// 3.使用公钥解密
byte[] decodeContent = decryptPublicKey(encodeContentB,getPublicKey(map));
System.out.println("公钥解密后的数据："+new String(decodeContent));
System.out.println("============ 分隔符 ===========");
// 4.使用公钥加密
byte[] encodeContent2 = encryptPublicKey(content.getBytes(),getPublicKey(map));
//转字符串
String encodeContentStr2 = Base64.getEncoder().encodeToString(encodeContent2);
//翻转字节数组
byte[] encodeContentB2 = Base64.getDecoder().decode(encodeContentStr2);
System.out.println("公钥加密后的数据："+encodeContentStr2);
// 5.使用私钥解密
byte[] decodeContent2 = decryptPrivateKey(encodeContentB2,getPrivateKey(map));
System.out.println("私钥解密后的数据："+new String(decodeContent2));
System.out.println("============ 分隔符 ===========");
// 6.加签
String sign = sign(content.getBytes(),getPrivateKey(map));
System.out.println("加签后的数据："+sign);
// 7.验签
boolean result = verify(content.getBytes(),getPublicKey(map),sign);
System.out.println("验签结果："+result);
}
}
运行结果：
公钥：MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDbLgxOXD+GOmjuPCxdJiiSvgkGxILKUw0+P7OmpJ2YPgrLZIQqTzdyleAlOYkan5/r3Yh0O8A8Ysp9iXRBLdWgUML9y4DBBO3esUP4uiNlJ/iRHVjvcSjLgpi2dH4iXABiYmjDGZ+Ly31R8KoFa+xmO/G9CkkU/vpoL9WrNYUyiwIDAQAB
私钥：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
============ 分隔符 ===========
私钥加密后的数据：zSB0VYpAtzhfLUbmILcahTAG/6t60XUZ/lN7GKWrlDhM27yZaRx3pXh0cdZFLnsfe6zEKEzZ+iMTrDcXxVsrK2GfBrUmBtXi+gniaAUUPw/F/yMH3pX25P2kvFhLRxkLleUuoe2vqTEtWnu5ta3ueOW7kfVii8TGUOID8y1vJI0=
公钥解密后的数据：{"billCode":"FBX123456","remark":"测试xxx"}
============ 分隔符 ===========
公钥加密后的数据：yVT+6AHk4dMKhBUCiUTVNRY6tE7hUtkIeDV6fQ5xrL6ZzHfR2OdvrnXOArAaglE6QVmQhteNm9eC9xa3cRAbk2jboAWJ2OGda5DDj2qjnem1Z7ykn4GnqOfHxbxCvpKtDM6B5iNQKmCskIhR/44Z5g7JFEaMXVJSqF/JJWxer+4=
私钥解密后的数据：{"billCode":"FBX123456","remark":"测试xxx"}
============ 分隔符 ===========
加签后的数据：De656tVltViMDPm3LEwivqH0i6kwukvZQQCRfkMxXRtNAKnpSGvRZ4axNXi9FIB5VO+nmHv5ujHllfKfVKaC6AGrMe18CaIoaxp1ekr+l7Um1N2L1hR6S6/KdwETuEPj9u2HkcDp0OMZkBQe/EJhM3v7HCd3gEhSsDY/uguWrms=
验签结果：true
文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_43316702/article/details/135265491
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