Java安全之对称加密、非对称加密、数字签名

Java中加密分为两种方式一个是对称加密，另一个是非对称加密。对称加密是因为加密和解密的钥匙相同，而非对称加密是加密和解密的钥匙不同。

对称加密与非对称加密的区别：

对称加密称为密钥加密，速度快，但加密和解密的钥匙必须相同，只有通信双方才能知道密钥。

非对称加密称为公钥加密，算法更加复杂，速度慢，加密和解密钥匙不相同，任何人都可以知道公钥，只有一个人持有私钥可以解密。

对称加密解密：

    /*
     * 对称加密
     */
    private static void secretEncrypt() throws Exception {
        //使用Cipher的实例
        Cipher cipher =Cipher.getInstance("AES");

        //得到加密的钥匙
        SecretKey key =KeyGenerator.getInstance("AES").generateKey();

        //初始化加密操作,传递加密的钥匙
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);

        //将加密的钥匙写入secretKey.key文件中
        FileOutputStream fosKey=new FileOutputStream("secretKey.key");
        ObjectOutputStream oosSecretKey =new ObjectOutputStream(fosKey);
        oosSecretKey.writeObject(key);
        oosSecretKey.close();
        fosKey.close();

         //将加密的内容传递进去，返回加密后的二进制数据
        byte [] results =cipher.doFinal("哈哈哈哈哈".getBytes());

        //将加密后的二进制数据写入到secretContent.dat文件中
        FileOutputStream fosData=new FileOutputStream("secretContent.dat");
        fosData.write(results);
        fosData.close();
    }

    /*
     * 对称解密
     */
    private static void secretDecrypt() throws Exception{
        Cipher cipher =Cipher.getInstance("AES");

        //获取文件中的key进行解密
        FileInputStream fisKey=new FileInputStream("secretKey.key");
        ObjectInputStream oisKey =new ObjectInputStream(fisKey);
        Key key =(Key)oisKey.readObject();
        oisKey.close();
        fisKey.close();

        //初始化解密操作,传递加密的钥匙
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);

        //获取文件中的二进制数据
        FileInputStream fisDat=new FileInputStream("secretContent.dat");
        //获取数据第一种方式
        byte [] src=new byte [fisDat.available()];
        int len =fisDat.read(src);
        int total =0;
        while(total<src.length){
            total +=len;
            len=fisDat.read(src,total,src.length-total);
        }
        //执行解密
        byte [] result=cipher.doFinal(src);
        fisDat.close();
        System.out.println(new String(result));

//      读文件中的数据第二种方式
//      ByteArrayOutputStream baos =new ByteArrayOutputStream();
//      copyStream(fisDat, baos);
//      byte [] result=cipher.doFinal(baos.toByteArray());
//      fisDat.close();
//      baos.close();
    }

//  private static void copyStream(InputStream ips,OutputStream ops) throws Exception{
//      byte [] buf =new byte[1024];
//      int len=ips.read(buf);
//      while(len!=-1){
//          ops.write(buf,0,len);
//          len  =ips.read(buf);
//      }
//  }

基于口令的对称加密与解密

系统自动生成的Key不容易记忆，我们可以使用我们容易记忆的口令同过java自带的一个工具将它转换成Key，在解密的时候我们就可以通过口令进行解密。

/*
 * 基于口令的对称加密
 */
private static void secretEncrypt() throws Exception {
    //实例化工具
    Cipher cipher2=Cipher.getInstance("PBEWithMD5AndDES");

    //使用该工具将基于密码的形式生成Key
    SecretKey key2=SecretKeyFactory.getInstance("PBEWithMD5AndDES").generateSecret(new PBEKeySpec("123".toCharArray()));
    PBEParameterSpec parameterspec=new PBEParameterSpec(new byte[]{1,2,3,4,5,6,7,8},1000);

    //初始化加密操作，同时传递加密的算法
    cipher2.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key2,parameterspec);

     //将要加密的数据传递进去，返回加密后的数据
    byte [] results =cipher2.doFinal("哈哈哈哈哈".getBytes());

    //将加密后的数据写入到文件中
    FileOutputStream fosData=new FileOutputStream("zxx.dat");
    fosData.write(results);
    fosData.close();
}

/*
 * 基于口令的对称解密
 */
private static void secretDecrypt() throws Exception{
    Cipher cipher2=Cipher.getInstance("PBEWithMD5AndDES");
    SecretKey key2=SecretKeyFactory.getInstance("PBEWithMD5AndDES").generateSecret(new PBEKeySpec("123".toCharArray()));
    PBEParameterSpec parameterspec=new PBEParameterSpec(new byte[]{1,2,3,4,5,6,7,8},1000);
    cipher2.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key2,parameterspec);
    FileInputStream fisDat=new FileInputStream("zxx.dat");
    byte [] src=new byte [fisDat.available()];
    int len =fisDat.read(src);
    int total =0;
    while(total<src.length){
        total +=len;
        len=fisDat.read(src,total,src.length-total);
    }
    byte [] result=cipher2.doFinal(src);
    fisDat.close();
    System.out.println(new String(result));
}

非对称加密解密：

非对称加密是公钥加密，私钥来解密，这个个人做用的少一点，主要针对于大型的网站大型的企业

/*
 * 公钥加密
 */
private static void PublicEnrypt()throws Exception {
    Cipher cipher =Cipher.getInstance("RSA");
    //实例化Key
    KeyPairGenerator keyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
    //获取一对钥匙
    KeyPair keyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair();
    //获得公钥
    Key publicKey=keyPair.getPublic();
    //获得私钥
    Key privateKey=keyPair.getPrivate();
    //用公钥加密
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
    byte [] result=cipher.doFinal("传智播客".getBytes("UTF-8"));
    //将Key写入到文件
    saveKey(privateKey,"zxx_private.key");
    //加密后的数据写入到文件
    saveData(result,"public_encryt.dat");
}

/*
 * 私钥解密
 */
private static void privateDecrypt() throws Exception {
    Cipher cipher=Cipher.getInstance("RSA");
    //得到Key
    Key privateKey=readKey("zxx_private.key");
    //用私钥去解密
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
    //读数据源
    byte [] src =readData("public_encryt.dat");
    //得到解密后的结果
    byte[] result=cipher.doFinal(src);
    //二进制数据要变成字符串需解码
    System.out.println(new String(result,"UTF-8"));
}

private static void saveData(byte[] result, String fileName) throws Exception {
    // TODO Auto-generated method stub
    FileOutputStream fosData=new FileOutputStream(fileName);
    fosData.write(result);
    fosData.close();
}
public static void saveKey(Key key,String fileName)throws Exception{
    FileOutputStream fosKey=new FileOutputStream(fileName);
    ObjectOutputStream oosSecretKey =new ObjectOutputStream(fosKey);
    oosSecretKey.writeObject(key);
    oosSecretKey.close();
    fosKey.close();
}
private static Key readKey(String fileName) throws Exception {
    FileInputStream fisKey=new FileInputStream(fileName);
    ObjectInputStream oisKey =new ObjectInputStream(fisKey);
    Key key=(Key)oisKey.readObject();
    oisKey.close();
    fisKey.close();
    return key;
}
private static byte[] readData(String filename) throws Exception {
    FileInputStream fisDat=new FileInputStream(filename);
    byte [] src=new byte [fisDat.available()];
    int len =fisDat.read(src);
    int total =0;
    while(total<src.length){
        total +=len;
        len=fisDat.read(src,total,src.length-total);
    }
    fisDat.close();
    return src;
}

数字签名：

数字签名的基础是公钥和私钥的非对称加密，发送者使用私钥加密的消息摘要(签名)，接收者使用公钥解密消息摘要以验证签名是否是某个人。

要证明这段数据是你发过来的，并且没有被别人改过，这就需要用到数字签名，首先我们对整个文档进行md5加密得到16个字节，然后把消息摘要和文档发过去，解密者首先对发过来的文档进行解密，解密后得到一个摘要(md5)，对接收的文档进行md5加密,得到的md5结果匹配解密后的摘要，如果匹配成功的话证明没有修改过，我们使用Signature进行签名

/*
 * 使用私钥签名
 */
private static void sign()throws Exception {
    //实例化Key
    KeyPairGenerator keyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
    //获取一对钥匙
    KeyPair keyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair();
    //获得公钥
    PublicKey publicKey=keyPair.getPublic();
    //获得私钥
    PrivateKey privateKey=keyPair.getPrivate();

    //数字签名
    Signature signature =Signature.getInstance("SHA1withRSA");
    signature.initSign(privateKey);//用私钥签名
    signature.update("这里签名".getBytes());//对怎样的数据进行签名
    byte [] sign=signature.sign();  //获取签名的结果

    //保存公钥并写入文件中
    saveKey(publicKey,"zxx_private.key");
    //将签名后的数据写入到文件
    saveData(sign,"public_encryt.dat");
}

/*
 * 公钥解密
 */
private static void verify() throws Exception {
    Signature signture =Signature.getInstance("SHA1withRSA");
    //获取到公钥
    PublicKey publicKey=(PublicKey)readKey("zxx_private.key");
    //初始化校验
    signture.initVerify(publicKey);
    //初始化签名对象
    signture.update("这里签名".getBytes());
    //读数据源
    byte [] sign =readData("public_encryt.dat");
    //返回匹配结果
    boolean isYouSigned=signture.verify(sign);
    //如果返回数据为true则数据没有发生修改，否则发生修改
    System.out.println(isYouSigned);
}