Java加密技术（二）——对称加密算法DES&AES

desdesedejavaaes

    接下来我们介绍对称加密算法，最常用的莫过于DES数据加密算法。

DES

DES-Data Encryption Standard,即数据加密算法。是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。

　　DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位。







通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一）

Java代码  收藏代码

import java.security.Key; 

import java.security.SecureRandom; 

 

import javax.crypto.Cipher; 

import javax.crypto.KeyGenerator; 

import javax.crypto.SecretKey; 

import javax.crypto.SecretKeyFactory; 

import javax.crypto.spec.DESKeySpec; 

 

 

/**

* DES安全编码组件

* 

* <pre>

* 支持 DES、DESede(TripleDES,就是3DES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)

* DES                  key size must be equal to 56

* DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168

* AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available

* Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)

* RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits

* RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits

* 具体内容 需要关注 JDK Document http://.../docs/technotes/guides/security/SunProviders.html

* </pre>

* 

* @author 梁栋

* @version 1.0

* @since 1.0

*/ 

public abstract class DESCoder extends Coder { 

    /**

     * ALGORITHM 算法 <br>

     * 可替换为以下任意一种算法，同时key值的size相应改变。

     * 

     * <pre>

     * DES                  key size must be equal to 56

     * DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168

     * AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available

     * Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)

     * RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits

     * RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits

     * </pre>

     * 

     * 在Key toKey(byte[] key)方法中使用下述代码

     * <code>SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);</code> 替换

     * <code>

     * DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

     * SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);

     * SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);

     * </code>

     */ 

    public static final String ALGORITHM = "DES"; 

 

    /**

     * 转换密钥<br>

     * 

     * @param key

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    private static Key toKey(byte[] key) throws Exception { 

        DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key); 

        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM); 

        SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks); 

 

        // 当使用其他对称加密算法时，如AES、Blowfish等算法时，用下述代码替换上述三行代码 

        // SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM); 

 

        return secretKey; 

    } 

 

    /**

     * 解密

     * 

     * @param data

     * @param key

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception { 

        Key k = toKey(decryptBASE64(key)); 

 

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM); 

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k); 

 

        return cipher.doFinal(data); 

    } 

 

    /**

     * 加密

     * 

     * @param data

     * @param key

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static byte[] encrypt(byte[] data, String key) throws Exception { 

        Key k = toKey(decryptBASE64(key)); 

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM); 

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k); 

 

        return cipher.doFinal(data); 

    } 

 

    /**

     * 生成密钥

     * 

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static String initKey() throws Exception { 

        return initKey(null); 

    } 

 

    /**

     * 生成密钥

     * 

     * @param seed

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static String initKey(String seed) throws Exception { 

        SecureRandom secureRandom = null; 

 

        if (seed != null) { 

            secureRandom = new SecureRandom(decryptBASE64(seed)); 

        } else { 

            secureRandom = new SecureRandom(); 

        } 

 

        KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM); 

        kg.init(secureRandom); 

 

        SecretKey secretKey = kg.generateKey(); 

 

        return encryptBASE64(secretKey.getEncoded()); 

    } 

} 



延续上一个类的实现，我们通过MD5以及SHA对字符串加密生成密钥，这是比较常见的密钥生成方式。

再给出一个测试类：

Java代码  收藏代码

import static org.junit.Assert.*; 

 

 

import org.junit.Test; 

 

/**

* 

* @author 梁栋

* @version 1.0

* @since 1.0

*/ 

public class DESCoderTest { 

 

    @Test 

    public void test() throws Exception { 

        String inputStr = "DES"; 

        String key = DESCoder.initKey(); 

        System.err.println("原文:\t" + inputStr); 

 

        System.err.println("密钥:\t" + key); 

 

        byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 

        inputData = DESCoder.encrypt(inputData, key); 

 

        System.err.println("加密后:\t" + DESCoder.encryptBASE64(inputData)); 

 

        byte[] outputData = DESCoder.decrypt(inputData, key); 

        String outputStr = new String(outputData); 

 

        System.err.println("解密后:\t" + outputStr); 

 

        assertEquals(inputStr, outputStr); 

    } 

} 



得到的输出内容如下：

Console代码  收藏代码

原文: DES 

密钥: f3wEtRrV6q0= 

 

加密后:    C6qe9oNIzRY= 

 

解密后:    DES 



    由控制台得到的输出，我们能够比对加密、解密后结果一致。这是一种简单的加密解密方式，只有一个密钥。

    其实DES有很多同胞兄弟，如DESede(TripleDES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)。这里就不过多阐述了，大同小异，只要换掉ALGORITHM换成对应的值，同时做一个代码替换SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);就可以了，此外就是密钥长度不同了。



Java代码  收藏代码

/**

* DES          key size must be equal to 56

* DESede(TripleDES) key size must be equal to 112 or 168

* AES          key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available

* Blowfish     key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)

* RC2          key size must be between 40 and 1024 bits

* RC4(ARCFOUR) key size must be between 40 and 1024 bits

**/