Java使用Hutool工具完成加密解密

[Jonathan]

示例源码：
GitHub：GitHub - Max-Qiu/demo: Java学习示例代码
Gitee：GitHub - Max-Qiu/demo: Java学习示例代码

• Hutool 官方文档：加密解密（Hutool-crypto）
• 尚硅谷加密解密原理视频教程：尚硅谷_Java安全密码学详解
• 工具网站：在线加密解密

说明

POM

使用 Hutool 加密解密工具时，引入如下依赖

<dependency>
    <groupId>cn.hutool</groupId>
    <artifactId>hutool-crypto</artifactId>
    <version>5.7.15</version>
</dependency>

对称加密与非对称加密

对称加密

加密算法

• 采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。
• 常见加密算法
  • DES(Data Encryption Standard) ：即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。
  • AES(Advanced Encryption Standard) ：高级加密标准.在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。
• 特点
  • 加密速度快, 可以加密大文件
  • 密文可逆, 一旦密钥文件泄漏，就会导致数据暴露
  • 加密后编码表找不到对应字符，出现乱码，一般结合Base64使用

加密模式

• ECB(Electronic codebook) ：电子密码本。需要加密的消息按照块密码的块大小被分为数个块，并对每个块进行独立加密

  

  • 优点：可以并行处理数据
  • 缺点：同样的原文生成同样的密文，不能很好的保护数据
  • 同时加密，原文是一样的，加密出来的密文也是一样的

• CBC(Cipher-block chaining) ：密码块链接。每个明文块先与前一个密文块进行异或后，再进行加密，每个密文块都依赖于它前面的所有明文块

  

  • 优点：同样的原文生成的密文不一样
  • 缺点：串行处理数据

填充模式

当需要按块处理的数据, 数据长度不符合块处理需求时, 按照一定的方法填充满块长的规则

• NoPadding 不填充
  • 在 DES 加密算法下, 要求原文长度必须是 8byte 的整数倍
  • 在 AES 加密算法下, 要求原文长度必须是 16byte 的整数倍
• PKCS5Padding
  • 数据块的大小为8位, 不够就补足

Tips：默认情况下, 加密模式和填充模式为： ECB/PKCS5Padding 。如果使用 CBC 模式，需要增加参数初始化向量 IV

DES 与 AES 示例代码

public class SymmetricCryptoTest {
    @Test
    public void des() {
        String text = "HelloWorld";
        // key：DES模式下，key必须为8位
        String key = "12345678";
        // iv：偏移量，ECB模式不需要，CBC模式下必须为8位
        String iv = "12345678";
        // DES des = new DES(Mode.ECB, Padding.PKCS5Padding, key.getBytes());
        DES des = new DES(Mode.CBC, Padding.PKCS5Padding, key.getBytes(), iv.getBytes());
        String encrypt = des.encryptBase64(text);
        System.out.println(encrypt);
        String decrypt = des.decryptStr(encrypt);
        System.out.println(decrypt);
    }
    @Test
    public void aes() {
        String text = "HelloWorld";
        // key：AES模式下，key必须为16位
        String key = "1234567812345678";
        // iv：偏移量，ECB模式不需要，CBC模式下必须为16位
        String iv = "1234567812345678";
        // AES aes = new AES(Mode.ECB, Padding.PKCS5Padding, key.getBytes());
        AES aes = new AES(Mode.CBC, Padding.PKCS5Padding, key.getBytes(), iv.getBytes());
        // 加密并进行Base转码
        String encrypt = aes.encryptBase64(text);
        System.out.println(encrypt);
        // 解密为字符串
        String decrypt = aes.decryptStr(encrypt);
        System.out.println(decrypt);
    }
}

非对称加密

简介

• 非对称加密算法又称现代加密算法。
• 非对称加密是计算机通信安全的基石，保证了加密数据不会被破解。
• 与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥 (publickey) 和私有密钥 (privatekey)
  • 公开密钥和私有密钥是一对
  • 如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密。
  • 如果用私有密钥对数据进行加密，只有用对应的公开密钥才能解密。
• 因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。
• 特点
  • 加密和解密使用不同的密钥
  • 处理数据的速度较慢, 因为安全级别高
• 常见算法
  • RSA
  • ECC

RSA 示例

public class AsymmetricCryptoTest {
    /**
     * 私钥和公钥
     */
    private static String privateKey;
    private static String publicKey;
    private static String encryptByPublic;
    /**
     * 生成公私钥
     */
    @BeforeAll
    public static void genKey() {
        KeyPair pair = SecureUtil.generateKeyPair("RSA");
        privateKey = Base64.encode(pair.getPrivate().getEncoded());
        System.out.println("私钥\t" + privateKey);
        publicKey = Base64.encode(pair.getPublic().getEncoded());
        System.out.println("公钥\t" + publicKey);
    }
    @Test
    public void test() {
        String text = "HelloWorld";
        // 初始化对象
        // 第一个参数为加密算法，不传默认为 RSA/ECB/PKCS1Padding
        // 第二个参数为私钥（Base64字符串）
        // 第三个参数为公钥（Base64字符串）
        RSA rsa = new RSA(AsymmetricAlgorithm.RSA_ECB_PKCS1.getValue(), privateKey, publicKey);
        // 公钥加密，私钥解密
        String encryptByPublic = rsa.encryptBase64(text, KeyType.PublicKey);
        System.out.println("公钥加密\t" + encryptByPublic);
        String decryptByPrivate = rsa.decryptStr(encryptByPublic, KeyType.PrivateKey);
        System.out.println("私钥解密\t" + decryptByPrivate);
        // 私钥加密，公钥解密
        String encryptByPrivate = rsa.encryptBase64(text, KeyType.PrivateKey);
        System.out.println("私钥加密\t" + encryptByPrivate);
        String decryptByPublic = rsa.decryptStr(encryptByPrivate, KeyType.PublicKey);
        System.out.println("公钥解密\t" + decryptByPublic);
        // 此处赋值为下一个测试用
        AsymmetricCryptoTest.encryptByPublic = encryptByPublic;
    }
    /**
     * 仅使用私钥解密公钥加密后的密文
     */
    @Test
    public void test2() {
        // 传入私钥以及对应的算法
        RSA rsa = new RSA(AsymmetricAlgorithm.RSA_ECB_PKCS1.getValue(), privateKey, null);
        // 私钥解密公钥加密后的密文
        String decrypt = rsa.decryptStr(encryptByPublic, KeyType.PrivateKey);
        System.out.println(decrypt);
    }
}

摘要加密

简介

• 消息摘要 Message Digest 又称为数字摘要 Digital Digest
• 它是一个唯一对应一个消息或文本的固定长度的值，它由一个单向 Hash 加密函数对消息进行作用而产生
• 使用数字摘要生成的值是不可以篡改的，为了保证文件或者值的安全
• 特点：
  • 无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的。例如
    • 用 MD5 算法摘要的消息有128个比特位
    • 用 SHA-1 算法摘要的消息最终有160比特位
  • 只要输入的消息不同，对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同；但相同的输入必会产生相同的输出
  • 消息摘要是单向、不可逆的
• 常见算法
  • MD5
  • SHA1
  • SHA256
  • SHA512

MD5 和 SHA-1 示例

public class DigesterTest {
    @Test
    public void md5() {
        String text = "HelloWorld";
        // 第一种：创建Digester对象，执行加密
        Digester md5 = new Digester(DigestAlgorithm.MD5);
        String digestHex = md5.digestHex(text);
        System.out.println(digestHex);
        // 第二种：执行使用DigestUtil
        String md5Hex = DigestUtil.md5Hex(text);
        System.out.println(md5Hex);
    }
    @Test
    public void sha1() {
        String text = "HelloWorld";
        // 第一种：创建Digester对象，执行加密
        Digester md5 = new Digester(DigestAlgorithm.SHA1);
        String digestHex = md5.digestHex(text);
        System.out.println(digestHex);
        // 第二种：执行使用DigestUtil
        String md5Hex = DigestUtil.sha1Hex(text);
        System.out.println(md5Hex);
    }
}

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原文：Java使用Hutool工具完成加密解密