详解Java利用实现对称加密（DES、3DES、AES）

介绍

对称加密是指加密与解密使用相同的密钥，具有加密速度快、适合加密大文件等优点。常用的对称加密算法有DES、3DES、AES等。

Java SE 提供了对称加密的实现，可以通过 javax.crypto 包中的 Cipher 类完成对称加密和解密操作。在此文中，我们将深入剖析如何使用 Cipher 类实现对称加密。

对称加密的实现流程

对称加密的实现流程主要包括以下几个步骤：

1. 创建 Cipher 对象
2. 初始化 Cipher 对象
3. 进行加密或解密操作

步骤一：创建 Cipher 对象

创建 Cipher 对象的方式如下：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("算法/模式/填充");

其中，算法可以是 DES、DESede（3DES）、AES 等对称加密算法，模式可以是 ECB、CBC、PCBC、CFB 或 OFB 等，填充可以是 NoPadding、PKCS5Padding、PKCS7Padding 等。

步骤二：初始化 Cipher 对象

初始化 Cipher 对象的方式如下：

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE/DECRYPT_MODE, key);

其中，ENCRYPT_MODE 表示加密模式，DECRYPT_MODE 表示解密模式，key 是一个 SecretKey 对象，用于指定加密或解密时使用的密钥。

步骤三：进行加密或解密操作

Cipher 类的 doFinal() 方法可以用于加密或解密操作，它的使用方式如下：

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

其中，data 表示待加密或解密的数据，result 表示加密或解密后得到的结果。

示例一：使用DES算法进行加密和解密

以下示例演示如何使用 DES 算法进行加密和解密：

import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;

public class DESDemo {
    private static void des_encrypt_decrypt() throws Exception {
        // 1. 创建 Cipher 对象
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
        // 2. 初始化 Cipher 对象
        KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("DES");
        SecretKey secretKey = generator.generateKey();
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        // 3. 进行加密操作
        byte[] data = "hello, world".getBytes();
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data);
        System.out.println("Encrypted data: " + new String(encryptedData));
        // 4. 初始化 Cipher 对象（解密模式）
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        // 5. 进行解密操作
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(encryptedData);
        System.out.println("Decrypted data: " + new String(decryptedData));
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        des_encrypt_decrypt();
    }
}

在上述代码中，首先创建了一个 Cipher 对象，使用 DES 算法、ECB 模式、PKCS5Padding 填充方式。然后初始化 Cipher 对象，生成一个 DES 密钥，并指定加密模式，最后使用 doFinal() 方法进行加密操作。接着再次初始化 Cipher 对象，指定解密模式，使用 doFinal() 方法进行解密操作。最终，输出加密和解密后得到的数据。

示例二：使用AES算法进行加密和解密

以下示例演示如何使用 AES 算法进行加密和解密：

import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;

public class AESDemo {
    private static void aes_encrypt_decrypt() throws Exception {
        // 1. 创建 Cipher 对象
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
        // 2. 初始化 Cipher 对象
        KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("AES");
        SecretKey secretKey = generator.generateKey();
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        // 3. 进行加密操作
        byte[] data = "hello, world".getBytes();
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data);
        System.out.println("Encrypted data: " + new String(encryptedData));
        // 4. 初始化 Cipher 对象（解密模式）
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        // 5. 进行解密操作
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(encryptedData);
        System.out.println("Decrypted data: " + new String(decryptedData));
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        aes_encrypt_decrypt();
    }
}

在上述代码中，首先创建了一个 Cipher 对象，使用 AES 算法、ECB 模式、PKCS5Padding 填充方式。然后初始化 Cipher 对象，生成一个 AES 密钥，并指定加密模式，最后使用 doFinal() 方法进行加密操作。接着再次初始化 Cipher 对象，指定解密模式，使用 doFinal() 方法进行解密操作。最终，输出加密和解密后得到的数据。

结论

通过本文我们了解了对称加密的实现流程，以及如何使用 Cipher 类实现对称加密和解密。针对不同的加密算法和使用场景，可以通过调整算法、模式和填充方式，选择最合适的加密方式进行数据加密保护。