2019-08-11

Java

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Java 中的加密使用和理解

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常用加密

DES, Data Encryption Standard, 数据加密标准
3DES, Triple DES, 三重数据加密算法
AES, Advanced Encryption Standard, 高级加密标准
RSA

名词解释

分组加密：将明文切分成多个固定长度的分组
块加密：加密算法只能处理固定长度的数据
对称加密：解密与加密的使用同一个秘钥
非对称加密：加密和解密使用不同的秘钥
流密码：在分组加密中
加密模式（mode）：在分组加密中针对每个分组，有不同的处理方式。
填充模式（padding）：在分组加密或块加密中，数据长度无法不足时，需要按照一定模式对数据进行填充

填充模式

AES中的填充模式

PKCS5

分组数据缺少几个字节，就在数据的末尾填充几个字节的几，比如缺少5个字节，就在末尾填充5个字节的5

PKCS7

分组数据缺少几个字节，就在数据的末尾填充几个字节的0，比如缺少7个字节，就在末尾填充7个字节的0

NoPadding

不需要填充，保证数据长度满足加密算法的长度限定。

ISO10126Padding

填充字符串由一个字节序列组成，此字节序列的最后一个字节填充字节序列的长度，其余字节填充随机数据。

RSA中的填充模式

PKCS1_PADDING

输入：必须比 RSA 钥模长(modulus) 短至少11个字节, 也就是　RSA_size(rsa) – 11, 如果输入的明文过长，必须切割，　然后填充

输出：和modulus一样长

PKCS1_OAEP_PADDING

输入：RSA_size(rsa) – 41
输出：和modulus一样长

NO_PADDING

不需要填充，保证数据长度满足加密算法的长度限定。

加密模式

ECB (Elecyronic Code Book,电子密码本模式）
CBC (Cipher Block Chaining,密码分组链接模式）
CFB (Cipher FeedBack Mode加密反馈)
OFB (Output FeedBack,输出反馈)
CTR (Counter ,计算器模式)

加密模式详解：

1、https://www.jianshu.com/p/5973a6b63593

2、https://www.jianshu.com/p/5973a6b63593

ECB

ECB模式是最基本的加密模式，即仅仅使用明文和密钥来加密数据，相同的明文块会被加密成相同的密文块，
这样明文和密文的结构将是完全一样的，就会更容易被破解，相对来说不是那么安全，因此很少使用。

CBC

而CBC模式则比ECB模式多了一个初始向量IV，加密的时候，第一个明文块会首先和初始向量IV做异或操作，
然后再经过密钥加密，然后第一个密文块又会作为第二个明文块的加密向量来异或，依次类推下去，
这样相同的明文块加密出的密文块就是不同的，明文的结构和密文的结构也将是不同的，因此更加安全，我们常用的就是CBC加密模式。

CFB

CFB的加密工作分为两部分：1、将一前段加密得到的密文再加密；2、将第1步加密得到的数据与当前段的明文异或。

OFB

OFB是先用块加密器生成密钥流，然后再将密钥流与明文流异或得到密文流，解密是先用块加密器生成密钥流，再将密钥流与密文流异或得到明文，由于异或操作的对称性所以加密和解密的流程是完全一样的。

java 中如何使用

java 提供的加密工具类在 javax.crypto.* 包下，提供统一的加密类Cipher 来完成。我们无法直接创建一个Cipher对象，需要通过Cipher.getInstance(String transformation)方法获取到Cipher实例，需要指定转换器的名称。转换器格式：Alg/Mode/Padding。详解可见：https://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#Cipher

工具类：sprite-utils

AES代码

Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");
Key sKeySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "AES");

// 偏移量，默认偏移量为 new byte[16]，建议不适用默认的偏移量
AlgorithmParameters params = AlgorithmParameters.getInstance("AES");  
params.init(new IvParameterSpec(iv));  

// 解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sKeySpec, params);

// 加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sKeySpec, params);

byte[] result = cipher.doFinal(content);

DES代码

Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS7Padding");
Key sKeySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "DES");

// 偏移量，默认偏移量为 new byte[16]，建议不适用默认的偏移量
AlgorithmParameters params = AlgorithmParameters.getInstance("DES");  
params.init(new IvParameterSpec(iv));  

// 解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sKeySpec, params);

// 加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sKeySpec, params);

byte[] result = cipher.doFinal(content);

RSA代码

注：RSA是没有加密模式的，在获取Cipher时如果想指定填充模式，只能将模式指定为ECB才可以。java默认的填充模式是PKCS1Padding

Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
Key sKeySpec = new SecretKeySpec(keyByte, "RSA");

KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");

// 私钥加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(key)));

// 公钥加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(key)));

// 公钥解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(key)));
// 私钥解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(key)));
byte[] result = cipher.doFinal(content);