签名算法和加密算法

加密算法通常分为对称性加密算法和非对称性加密算法，对于对称性加密算法，信息接收双方都需事先知道密匙和加解密算法且其密匙是相同的，之后便是对数据进行 加解密了。非对称算法与之不同，发送双方A,B事先均生成一堆密匙，然后A将自己的公有密匙发送给B，B将自己的公有密匙发送给A，如果A要给B发送消 息，则先需要用B的公有密匙进行消息加密，然后发送给B端，此时B端再用自己的私有密匙进行消息解密，B向A发送消息时为同样的道理。

几种对称性加密算法：AES,DES,3DES

DES是一种分组数据加密技术（先将数据分成固定长度的小数据块，之后进行加密），速度较快，适用于大量数据加密，而3DES是一种基于DES的加密算法，使用3个不同密匙对同一个分组数据块进行3次加密，如此以使得密文强度更高。

相较于DES和3DES算法而言，AES算法有着更高的速度和资源使用效率，安全级别也较之更高了，被称为下一代加密标准。

几种非对称性加密算法：RSA,DSA,ECC

RSA和DSA的安全性及其它各方面性能都差不多，而ECC较之则有着很多的性能优越，包括处理速度，带宽要求，存储空间等等。

几种线性散列算法（签名算法）：MD5,SHA1,HMAC

这几种算法只生成一串不可逆的密文，经常用其效验数据传输过程中是否经过修改，因为相同的生成算法对于同一明文只会生成唯一的密文，若相同算法生成的密文不同，则证明传输数据进行过了修改。通常在数据传说过程前，使用MD5和SHA1算法均需要发送和接收数据双方在数据传送之前就知道密匙生成算法，而HMAC与之不同的是需要生成一个密匙，发送方用此密匙对数据进行摘要处理（生成密文），接收方再利用此密匙对接收到的数据进行摘要处理，再判断生成的密文是否相同。

对于各种加密算法的选用

由于对称加密算法的密钥管理是一个复杂的过程，密钥的管理直接决定着他的安全性，因此当数据量很小时，我们可以考虑采用非对称加密算法。

在实际的操作过程中，我们通常采用的方式是：采用非对称加密算法管理对称算法的密钥，然后用对称加密算法加密数据，这样我们就集成了两类加密算法的优点，既实现了加密速度快的优点，又实现了安全方便管理密钥的优点。

如果在选定了加密算法后，那采用多少位的密钥呢？

一般来说，密钥越长，运行的速度就越慢，应该根据的我们实际需要的安全级别来选择，一般来说，RSA建议采用1024位的数字，ECC建议采用160位，AES采用128为即可。

AES的实现

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;

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;

public class AESUtil {
    public static byte[] encrypt(String content, String password) {
        try {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
            byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化
            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
            return result; // 加密
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public static String encryptString(String content, String password) {
        try {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
            byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化
            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
            String encryptResultStr = parseByte2HexStr(result);
            return encryptResultStr;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public static byte[] decrypt(byte[] content, String password) {
        try {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);// 初始化
            byte[] result = cipher.doFinal(content);
            return result; // 加密
        } 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();
        }
        return null;
    }

    public static String decrypt(String content, String password) {
        try {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
            SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
            byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
            SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
            byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(content);
            byte[] result = cipher.doFinal(decryptFrom);
            return new String(result);
        } 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();
        }
        return null;
    }

    public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
            String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);
            if (hex.length() == 1) {
                hex = '0' + hex;
            }
            sb.append(hex.toUpperCase());
        }
        return sb.toString();
    }

    public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
        if (hexStr.length() < 1)
            return null;
        byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];
        for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {
            int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
            int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
            result[i] = (byte) (high * 16 + low);
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String content = "test";
        String password = "12345678";
        // 加密
        System.out.println("加密前：" + content);
        byte[] encryptResult = encrypt(content, password);
        String encryptResultStr = parseByte2HexStr(encryptResult);
        System.out.println("加密后：" + encryptResultStr);
        // 解密
        byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(encryptResultStr);
        byte[] decryptResult = decrypt(decryptFrom, password);
        System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));

        String enStr = encryptString("123", "@#&^%-$#@Coupon#$%^&@*");

        System.out.println(enStr);
    }
}
//不带随机源加密
//content:待加密内容
//strKey:密钥
//chiperAlgorithm：加密器算法
public static byte[] encrypt(byte[] content, String strKey, String chiperAlgorithm) {
        try {
            //生成密钥规范
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(strKey.getBytes("UTF-8", "AES");     
            //构建加密器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(chiperAlgorithm);
            //初始化加密器，传入加密MODE
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
            //加密
            byte[] result = cipher.doFinal(content);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            logger.error("AES加密异常", e);
            throw new AppException(ResponseCode.SUPPLIER_EXCEPTION.getCode(), "AES加密异常");
        }
    }
//不带随机源解密
//content:待解密内容
//strKey:密钥
//chiperAlgorithm：解密器算法
public static byte[] encrypt(byte[] content, String strKey, String chiperAlgorithm) {
        try {
            //生成密钥规范
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(strKey.getBytes("UTF-8", "AES");     
            //构建解密器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(chiperAlgorithm);
            //初始化加密器，传入解密MODE
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
            //解密
            byte[] result = cipher.doFinal(content);
            return result;
        } catch (Exception e) {
            logger.error("AES解密异常", e);
            throw new AppException(ResponseCode.SUPPLIER_EXCEPTION.getCode(), "AES解密异常");
        }
    }

RSA加密与解密

使用RSA一般需要产生公钥和私钥，当采用公钥加密时，使用私钥解密；采用私钥加密时，使用公钥解密。以下为Java程序：

package com.qian.encoded;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import javax.crypto.Cipher;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class RSAEncrypt {
	private static Map<Integer, String> keyMap = new HashMap<Integer, String>();  //用于封装随机产生的公钥与私钥
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//生成公钥和私钥
		genKeyPair();
		//加密字符串
		String message = "df723820";
		System.out.println("随机生成的公钥为:" + keyMap.get(0));
		System.out.println("随机生成的私钥为:" + keyMap.get(1));
		String messageEn = encrypt(message,keyMap.get(0));
		System.out.println(message + "	加密后的字符串为:" + messageEn);
		String messageDe = decrypt(messageEn,keyMap.get(1));
		System.out.println("还原后的字符串为:" + messageDe);
	}

	/** 
	 * 随机生成密钥对 
	 * @throws NoSuchAlgorithmException 
	 */  
	public static void genKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException {  
		// KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对，基于RSA算法生成对象  
		KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");  
		// 初始化密钥对生成器，密钥大小为96-1024位  
		keyPairGen.initialize(1024,new SecureRandom());  
		// 生成一个密钥对，保存在keyPair中  
		KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();  
		RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();   // 得到私钥  
		RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();  // 得到公钥  
		String publicKeyString = new String(Base64.encodeBase64(publicKey.getEncoded()));  
		// 得到私钥字符串  
		String privateKeyString = new String(Base64.encodeBase64((privateKey.getEncoded())));  
		// 将公钥和私钥保存到Map
		keyMap.put(0,publicKeyString);  //0表示公钥
		keyMap.put(1,privateKeyString);  //1表示私钥
	}  
	/** 
	 * RSA公钥加密 
	 *  
	 * @param str 
	 *            加密字符串
	 * @param publicKey 
	 *            公钥 
	 * @return 密文 
	 * @throws Exception 
	 *             加密过程中的异常信息 
	 */  
	public static String encrypt( String str, String publicKey ) throws Exception{
		//base64编码的公钥
		byte[] decoded = Base64.decodeBase64(publicKey);
		RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(decoded));
		//RSA加密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
		String outStr = Base64.encodeBase64String(cipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8")));
		return outStr;
	}

	/** 
	 * RSA私钥解密
	 *  
	 * @param str 
	 *            加密字符串
	 * @param privateKey 
	 *            私钥 
	 * @return 铭文
	 * @throws Exception 
	 *             解密过程中的异常信息 
	 */  
	public static String decrypt(String str, String privateKey) throws Exception{
		//64位解码加密后的字符串
		byte[] inputByte = Base64.decodeBase64(str.getBytes("UTF-8"));
		//base64编码的私钥
		byte[] decoded = Base64.decodeBase64(privateKey);  
        RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded));  
		//RSA解密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
		String outStr = new String(cipher.doFinal(inputByte));
		return outStr;
	}

}

SHA1和MD5的实现

import java.security.MessageDigest;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.util.StringUtils;

public abstract class EncodeUtil {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(EncodeUtil.class);

    /**
     * 定义加密方式
     */
    private final static String KEY_SHA = "SHA";
    private final static String MD5 = "MD5";

    /**
     * SHA 加密
     * 
     * @param data 需要加密的字符串
     * @return 加密之后的字符串
     */
    public static String sha(String data) {
        // 验证传入的字符串
        if (StringUtils.isEmpty(data)) {
            return "";
        }
        try {
            // 创建具有指定算法名称的信息摘要
            MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
            // 使用指定的字节数组对摘要进行最后更新
            sha.update(data.getBytes("utf-8"));
            // 完成摘要计算
            byte[] bytes = sha.digest();
            // 将得到的字节数组变成字符串返回
            return byteArrayToHexString(bytes);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("字符串使用SHA加密失败", e);
            return null;
        }
    }

    /**
     * MD5 加密
     * 
     * @param data 需要加密的字符串
     * @return 加密之后的字符串
     */
    public static String md5(String source) {
        // 验证传入的字符串
        if (StringUtils.isEmpty(source)) {
            return "";
        }

        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(MD5);
            byte[] bytes = md.digest(source.getBytes("utf-8"));
            return byteArrayToHexString(bytes);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("字符串使用Md5加密失败" + source + "' to MD5!", e);
            return null;
        }
    }

    /**
     * 转换字节数组为十六进制字符串
     * 
     * @param bytes
     *            字节数组
     * @return 十六进制字符串
     */
    private static String byteArrayToHexString(byte[] bytes) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            sb.append(Integer.toHexString((bytes[i] & 0xFF) | 0x100).toUpperCase().substring(1, 3)); 
        }
        return sb.toString();
    }

    /**
     * 测试方法
     * 
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String key = "123";
        System.out.println(sha(key));
        System.out.println(md5(key));
    }
}