Java实现加密和解密的源代码

本文转载于网络，抄录下来只是为了方便以后查找。原文地址：http://snowolf.iteye.com/blog/379860

加密解密，曾经是我一个毕业设计的重要组件。在工作了多年以后回想当时那个加密、解密算法，实在是太单纯了。
言归正传，这里我们主要描述Java已经实现的一些加密解密算法，最后介绍数字证书。
如基本的单向加密算法：

• BASE64 严格地说，属于编码格式，而非加密算法
• MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法)
• SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)
• HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码)

复杂的对称加密（DES、PBE）、非对称加密算法：

• DES(Data Encryption Standard，数据加密算法)
• PBE(Password-based encryption，基于密码验证)
• RSA(算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)
• DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议)
• DSA(Digital Signature Algorithm，数字签名)
• ECC(Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学)

    本篇内容简要介绍BASE64、MD5、SHA、HMAC几种方法。
MD5、SHA、HMAC这三种加密算法，可谓是非可逆加密，就是不可解密的加密方法。我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。
BASE64
按照RFC2045的定义，Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.）
常见于邮件、http加密，截取http信息，你就会发现登录操作的用户名、密码字段通过BASE64加密的。

通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. * BASE64解密
3. * 
4. * @param key
5. * @return
6. * @throws Exception
7. */
8. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {  
9. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);  
10. }  
11. /**
12. * BASE64加密
13. * 
14. * @param key
15. * @return
16. * @throws Exception
17. */
18. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {  
19. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);  
20. } 

主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder两个类，我们只需要知道使用对应的方法即可。另，BASE加密后产生的字节位数是8的倍数，如果不够位数以=符号填充。

MD5
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）缩写，广泛用于加密和解密技术，常用于文件校验。校验？不管文件多大，经过MD5后都能生成唯一的MD5值。好比现在的ISO校验，都是MD5校验。怎么用？当然是把ISO经过MD5后产生MD5的值。一般下载linux-ISO的朋友都见过下载链接旁边放着MD5的串。就是用来验证文件是否一致的。

通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. * MD5加密
3. * 
4. * @param data
5. * @return
6. * @throws Exception
7. */
8. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {  
9.     MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
10.     md5.update(data);  
11. return md5.digest();  
12. } 

通常我们不直接使用上述MD5加密。通常将MD5产生的字节数组交给BASE64再加密一把，得到相应的字符串。

SHA
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），数字签名等密码学应用中重要的工具，被广泛地应用于电子商务等信息安全领域。虽然，SHA与MD5通过碰撞法都被破解了，但是SHA仍然是公认的安全加密算法，较之MD5更为安全。

通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2.      * SHA加密
3.      * 
4.      * @param data
5.      * @return
6.      * @throws Exception
7.      */
8. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {  
9.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
10.         sha.update(data);  
11. return sha.digest();  
12.     }  
13. } 

HMAC
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码，基于密钥的Hash算法的认证协议。消息鉴别码实现鉴别的原理是，用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。

通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. * 初始化HMAC密钥
3. * 
4. * @return
5. * @throws Exception
6. */
7. public static String initMacKey() throws Exception {  
8.     KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);  
9.     SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();  
10. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
11. }  
12. /**
13. * HMAC加密
14. * 
15. * @param data
16. * @param key
17. * @return
18. * @throws Exception
19. */
20. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  
21.     SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
22.     Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
23.     mac.init(secretKey);  
24. return mac.doFinal(data);  
25. } 

给出一个完整类，如下：

Java代码

1. import java.security.MessageDigest;  
2. import javax.crypto.KeyGenerator;  
3. import javax.crypto.Mac;  
4. import javax.crypto.SecretKey;  
5. import sun.misc.BASE64Decoder;  
6. import sun.misc.BASE64Encoder;  
7. /**
8. * 基础加密组件
9. * 
10. * @author 梁栋
11. * @version 1.0
12. * @since 1.0
13. */
14. public abstract class Coder {  
15. public static final String KEY_SHA = "SHA";  
16. public static final String KEY_MD5 = "MD5";  
17. /**
18.      * MAC算法可选以下多种算法
19.      * 
20.      * <pre>
21.      * HmacMD5 
22.      * HmacSHA1 
23.      * HmacSHA256 
24.      * HmacSHA384 
25.      * HmacSHA512
26.      * </pre>
27.      */
28. public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";  
29. /**
30.      * BASE64解密
31.      * 
32.      * @param key
33.      * @return
34.      * @throws Exception
35.      */
36. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {  
37. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);  
38.     }  
39. /**
40.      * BASE64加密
41.      * 
42.      * @param key
43.      * @return
44.      * @throws Exception
45.      */
46. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {  
47. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);  
48.     }  
49. /**
50.      * MD5加密
51.      * 
52.      * @param data
53.      * @return
54.      * @throws Exception
55.      */
56. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {  
57.         MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
58.         md5.update(data);  
59. return md5.digest();  
60.     }  
61. /**
62.      * SHA加密
63.      * 
64.      * @param data
65.      * @return
66.      * @throws Exception
67.      */
68. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {  
69.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
70.         sha.update(data);  
71. return sha.digest();  
72.     }  
73. /**
74.      * 初始化HMAC密钥
75.      * 
76.      * @return
77.      * @throws Exception
78.      */
79. public static String initMacKey() throws Exception {  
80.         KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);  
81.         SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();  
82. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
83.     }  
84. /**
85.      * HMAC加密
86.      * 
87.      * @param data
88.      * @param key
89.      * @return
90.      * @throws Exception
91.      */
92. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  
93.         SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
94.         Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
95.         mac.init(secretKey);  
96. return mac.doFinal(data);  
97.     }  
98. } 

再给出一个测试类：

Java代码

1. import static org.junit.Assert.*;  
2. import org.junit.Test;  
3. /**
4. * 
5. * @author 梁栋
6. * @version 1.0
7. * @since 1.0
8. */
9. public class CoderTest {  
10. @Test
11. public void test() throws Exception {  
12.         String inputStr = "简单加密";  
13.         System.err.println("原文:\n" + inputStr);  
14. byte[] inputData = inputStr.getBytes();  
15.         String code = Coder.encryptBASE64(inputData);  
16.         System.err.println("BASE64加密后:\n" + code);  
17. byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);  
18.         String outputStr = new String(output);  
19.         System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr);  
20. // 验证BASE64加密解密一致性
21.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
22. // 验证MD5对于同一内容加密是否一致
23.         assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder  
24.                 .encryptMD5(inputData));  
25. // 验证SHA对于同一内容加密是否一致
26.         assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder  
27.                 .encryptSHA(inputData));  
28.         String key = Coder.initMacKey();  
29.         System.err.println("Mac密钥:\n" + key);  
30. // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致
31.         assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC(  
32.                 inputData, key));  
33.         BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));  
34.         System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16));  
35.         BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));  
36.         System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32));  
37.         BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));  
38.         System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16));  
39.     }  
40. } 

控制台输出：

Console代码

1. 原文:  
2. 简单加密  
3. BASE64加密后:  
4. 566A5Y2V5Yqg5a+G  
5. BASE64解密后:  
6. 简单加密  
7. Mac密钥:  
8. uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke  
9. pBIpkd7QHg==  
10. MD5:  
11. -550b4d90349ad4629462113e7934de56  
12. SHA:  
13. 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn  
14. HMAC:  
15. 2287d192387e95694bdbba2fa941009a 

注意
编译时，可能会看到如下提示：

引用

警告：sun.misc.BASE64Decoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除
import sun.misc.BASE64Decoder;
               ^
警告：sun.misc.BASE64Encoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除
import sun.misc.BASE64Encoder;
               ^

BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK实现类。虽然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。JRE 中 sun 和 com.sun 开头包的类都是未被文档化的，他们属于 java, javax 类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，一般来说是不推荐使用的。
    BASE64的加密解密是双向的，可以求反解。
    MD5、SHA以及HMAC是单向加密，任何数据加密后只会产生唯一的一个加密串，通常用来校验数据在传输过程中是否被修改。其中HMAC算法有一个密钥，增强了数据传输过程中的安全性，强化了算法外的不可控因素。
    单向加密的用途主要是为了校验数据在传输过程中是否被修改。