Java 对称加密密码学

介绍

对称加密，也称为秘密密钥加密，是一种加密方法，使用相同的密钥进行加密和解密。这种加密方法快速高效，适用于加密大量数据。最常用的对称加密算法是高级加密标准（AES）。

Java提供了强大的对称加密支持，使用javax.crypto包，其中包括SecretKey、Cipher和KeyGenerator等类。

Java中的对称加密

Java的javax.crypto包中的Cipher类提供了加密和解密的加密算法功能。它是Java加密扩展（JCE）框架的核心。

在Java中，Cipher类提供了对称加密的功能，而KeyGenerator类用于生成对称加密的秘密密钥。

示例

让我们来看一个使用AES在Java中实现对称加密的简单示例-

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;

public class Main {
   public static void main(String[] args) throws Exception {

      // Generate key
      SecretKey secretKey = KeyGenerator.getInstance("AES").generateKey();

      // Original message
      String originalMessage = "Hello, world!";

      // Create Cipher instance and initialize it to ENCRYPT_MODE
      Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

      // Encrypt the message
      byte[] encryptedMessage = cipher.doFinal(originalMessage.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

      // Convert the encrypted message to Base64 encoded string
      String encodedMessage = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedMessage);

      System.out.println("Original Message: " + originalMessage);
      System.out.println("Encrypted Message: " + encodedMessage);

      // Reinitialize the cipher to DECRYPT_MODE
      cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

      // Decrypt the message
      byte[] decryptedMessage = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encodedMessage));

      System.out.println("Decrypted Message: " + new String(decryptedMessage, StandardCharsets.UTF_8));
   }
}

输出

当您运行程序时，您将看到类似于以下内容的输出：

Original Message: Hello, world!
Encrypted Message: iWohhm/c89uBVaJ3j4YFkA==
Decrypted Message: Hello, world!

解释

在上面的代码中，我们首先使用KeyGenerator类生成AES加密的秘钥。

然后，我们使用Cipher类创建一个AES的实例，并将其初始化为ENCRYPT_MODE并指定秘钥。

接下来，我们定义了一个原始消息”Hello, world!”，并使用Cipher的doFinal方法对其进行加密。我们还将加密后的消息字节转换成Base64编码的字符串，以便更容易处理。

然后，我们将原始消息和加密后的消息打印到控制台上。

为了演示解密过程，我们重新将Cipher初始化为DECRYPT_MODE，并使用相同的秘钥对加密消息进行解密。最后，我们将解密后的消息打印到控制台上。

由于每次运行程序时都会生成唯一的秘钥，加密后的消息会有所变化。

这里需要注意的重要事项是，解密后的消息与原始消息完全相同，这说明我们的加密和解密过程工作正常。

需要记住的要点

对称加密是保持机密性的强大工具，但重要的是要记住，您的数据的安全性取决于秘钥的安全性。如果未经授权的人获得了您的秘钥，他们可以解密您的数据。因此，保持秘钥安全非常重要。

结论

通过javax.crypto包在Java中实现对称加密是一个简单的过程。了解如何使用Cipher和KeyGenerator类来加密和解密数据可以大大提高Java应用程序的安全性。