記錄
一、java中的數據加密
- Java提供的安全模型和API
- 加密基礎知識
- 使用JAVA實現加密
二、Java提供的安全模型和API
2.1、Java語言本身的安全性
- 自動內存管理：對於生成的對象在生命周期結束后會自動銷毀
- 自動數組溢出檢查等：如數組下標越界
- 字節代碼的驗證機制：轉化為class字節碼文件運行
- 獨特的安全類加載：編譯成class類后，加class類進行加載
2.2、Java加密體系
JCA和JCE兩個重要框架
JCA:-JCA-java Cryptography Architecture
- 數字簽名
- 信息摘要
JCE：JCE-Java Cryptography Extension
- MD5(消息摘要算法)
- SHA（安全散列算法）
- DES（數據加密算法）
JCA與JCE都實現算法和實現的獨立性，在JDK1.4以后已經捆綁發行，它們都通過provide框架提供加密服務，在使用時，不需要關心相映的算法只需要調用相應的類就行了
其它的一些如圖：
2.3、Java的認證和授權
-
基於配置文件的認證和授權：
只需要配置配置文件，方便修改
應用場合，一般適用於B/S開發
安全控制粒度：一般只能到某個頁面
- 基於源碼的認證和授權：
安全控件粒度：可以控制到某個類甚至方法
應用場合：C/S或者B/S開發均可
JAAS-Java Authentication and Authorization Service
2.4、安全通信
- SSL-Secure Socket Layer(安全套接層協議)
- TLS-Transport Layer Security(安全傳輸協議)
- Kerberos(一種網絡認證協議)
但一些網站仍然沒有使用安全協議，是因為這些安全帶來的代價就是造成性能的損耗
2.5、PKI體系
PKI-Public Key Infrastructure
Java的PKI規范提供了管理key和證書的API
實現協議：
- x.509（最常用）
- CRL（證書撤銷列表）
- PKCS等
PKI的核心是數字證書
- 提供Certifficate數字證書對象等
管理證書的工具:
- keytool:用來生成證書
- jarSigner：可用對當前的jar進行簽名保證給指定的人來使用
三、加密基礎知識
3.1、對稱加密（私鑰體系）
缺點：對稱加密是可逆的
3.2、非對稱加密（公鑰體系）
特點:
- 加密用公鑰，解密用私鑰
- 安全性較高。加密/解密慢，適用於分布式網絡
- 典型應用：數字證書
典型算法：
- RSA:RSA算法中，每個通信主體都有兩個鑰匙，一個公鑰（Public Key）用來對數據進行加密； 一個私鑰（Private Key）用來對數據進行解密
- DSA:DSA-Digital Signature Algorithm
3.3、單向散列函數加密
- h=H(m)返回長度為m的散列值h
- 特點：加密快，不可逆，破解困難
典型算法：
- MD5(128位，安全性不夠高）碰撞法破解
- SHA或者SHA1(160位)
四、使用JAVA實現加密
4.1、MD5加密實現
package com.pb; import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.util.Scanner; /* * 驗證MD5 * 1.初始化MessageDigest信息摘要對象 * 2.傳入需要計算的字符串更新摘要信息 * 3.計算信息摘要 * 4.將byte[] 轉換為找度為32位的16進制字符串 */ public class MD5 { /* * 生成md5 有傳入參數字符串 */ public void generateMD5(String input){ try { //1.初始化MessageDigest信息摘要對象,並指定為MD5不分大小寫都可以 MessageDigest md=MessageDigest.getInstance("md5"); //2.傳入需要計算的字符串更新摘要信息，傳入的為字節數組byte[], //將字符串轉換為字節數組使用getBytes()方法完成 //指定時其字符編碼 為utf-8 md.update(input.getBytes("utf-8")); //3.計算信息摘要digest()方法 //返回值為字節數組 byte [] hashCode=md.digest(); //4.將byte[] 轉換為找度為32位的16進制字符串 //聲明StringBuffer對象來存放最后的值 StringBuffer sb=new StringBuffer(); //遍歷字節數組 for(byte b:hashCode){ //對數組內容轉化為16進制， sb.append(Character.forDigit(b>>4&0xf, 16)); //換2次為32位的16進制 sb.append(Character.forDigit(b&0xf, 16)); } System.out.println("加密后的結果是:"+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) { //聲明加密MD5類的對象 MD5 md5=new MD5(); //使用Scanner來輸入一個字符 Scanner scanner=new Scanner(System.in); System.out.println("請輸入要加密的內容:"); String input = scanner.nextLine(); //調用加密方法 md5.generateMD5(input); } }
結果:
請輸入要加密的內容:
學習MD5加密過程
加密后的結果是:b826cdac46f01dcc8ccc60a76cebf858
4.2、對稱加密實現
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對稱加密 */ public class SymmetricEncoder { /* * 加密 * 1.構造密鑰生成器 * 2.根據ecnodeRules規則初始化密鑰生成器 * 3.產生密鑰 * 4.創建和初始化密碼器 * 5.內容加密 * 6.返回字符串 */ public static String AESEncode(String encodeRules,String content){ try { //1.構造密鑰生成器，指定為AES算法,不區分大小寫 KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES"); //2.根據ecnodeRules規則初始化密鑰生成器 //生成一個128位的隨機源,根據傳入的字節數組 keygen.init(128, new SecureRandom(encodeRules.getBytes())); //3.產生原始對稱密鑰 SecretKey original_key=keygen.generateKey(); //4.獲得原始對稱密鑰的字節數組 byte [] raw=original_key.getEncoded(); //5.根據字節數組生成AES密鑰 SecretKey key=new SecretKeySpec(raw, "AES"); //6.根據指定算法AES自成密碼器 Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES"); //7.初始化密碼器，第一個參數為加密(Encrypt_mode)或者解密解密(Decrypt_mode)操作，第二個參數為使用的KEY cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); //8.獲取加密內容的字節數組(這里要設置為utf-8)不然內容中如果有中文和英文混合中文就會解密為亂碼 byte [] byte_encode=content.getBytes("utf-8"); //9.根據密碼器的初始化方式--加密：將數據加密 byte [] byte_AES=cipher.doFinal(byte_encode); //10.將加密后的數據轉換為字符串 //這里用Base64Encoder中會找不到包 //解決辦法： //在項目的Build path中先移除JRE System Library，再添加庫JRE System Library，重新編譯后就一切正常了。 String AES_encode=new String(new BASE64Encoder().encode(byte_AES)); //11.將字符串返回 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(); } //如果有錯就返加nulll return null; } /* * 解密 * 解密過程： * 1.同加密1-4步 * 2.將加密后的字符串反紡成byte[]數組 * 3.將加密內容解密 */ public static String AESDncode(String encodeRules,String content){ try { //1.構造密鑰生成器，指定為AES算法,不區分大小寫 KeyGenerator keygen=KeyGenerator.getInstance("AES"); //2.根據ecnodeRules規則初始化密鑰生成器 //生成一個128位的隨機源,根據傳入的字節數組 keygen.init(128, new SecureRandom(encodeRules.getBytes())); //3.產生原始對稱密鑰 SecretKey original_key=keygen.generateKey(); //4.獲得原始對稱密鑰的字節數組 byte [] raw=original_key.getEncoded(); //5.根據字節數組生成AES密鑰 SecretKey key=new SecretKeySpec(raw, "AES"); //6.根據指定算法AES自成密碼器 Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES"); //7.初始化密碼器，第一個參數為加密(Encrypt_mode)或者解密(Decrypt_mode)操作，第二個參數為使用的KEY cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); //8.將加密並編碼后的內容解碼成字節數組 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(); } //如果有錯就返加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對稱加密，請輸入加密的規則"); String encodeRules=scanner.next(); System.out.println("請輸入要加密的內容:"); String content = scanner.next(); System.out.println("根據輸入的規則"+encodeRules+"加密后的密文是:"+se.AESEncode(encodeRules, content)); /* * 解密 */ System.out.println("使用AES對稱解密，請輸入加密的規則：(須與加密相同)"); encodeRules=scanner.next(); System.out.println("請輸入要解密的內容（密文）:"); content = scanner.next(); System.out.println("根據輸入的規則"+encodeRules+"解密后的明文是:"+se.AESDncode(encodeRules, content)); } }