基于java实现的ECC加密算法示例

题目中提到了“基于java实现的ECC加密算法示例”，因此我们需要对这个话题展开讲解，下面是详细的攻略：

什么是ECC加密算法？

ECC（Elliptic Curve Cryptography）椭圆曲线加密算法，是在椭圆曲线上实现的加密算法。通常情况下，比如RSA加密算法，密钥长度越长，加密的强度也越强。但是，ECC加密算法却有一个比较特别的地方，那就是在密钥长度较短的情况下，就能够达到相同的安全强度。

ECC加密算法有以下几个特点：

• 使用公钥加密和私钥解密，保证信息的安全；
• 密钥长度短，运算速度快；
• 安全性高，目前被认为是目前最安全的加密算法之一。

如何实现基于java的ECC加密算法?

在Java中，我们可以通过Bouncy Castle库来实现ECC加密算法。

示例1：生成公钥和私钥

首先我们需要生成公钥和私钥。

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class EccExample {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC","BC");
        keyPairGenerator.initialize(256); //设置密钥长度
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        byte[] publicKeyBytes = keyPair.getPublic().getEncoded();
        byte[] privateKeyBytes = keyPair.getPrivate().getEncoded();
        System.out.println("公钥: " + bytesToHex(publicKeyBytes));
        System.out.println("私钥: " + bytesToHex(privateKeyBytes));
    }

    private static String bytesToHex(byte[] bytes) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            sb.append(String.format("%02X", bytes[i]));
        }
        return sb.toString();
    }
}

对于上述代码的解释：

• 第1行：导入java.security.KeyPair、java.security.KeyPairGenerator、java.security.NoSuchAlgorithmException这三个类；
• 第7行：初始化KeyPairGenerator实例，指定加密算法为椭圆曲线加密算法，密钥长度为256位；
• 第8行：生成公钥和私钥；
• 第9行：获取公钥的字节数组；
• 第10行：获取私钥的字节数组；
• 第11-14行：将字节数组转换为十六进制字符串；
• 第15-16行：在控制台输出公钥和私钥。

示例2：使用公钥加密和私钥解密

我们已经生成了公钥和私钥，现在让我们来看看如何使用这些密钥进行加密和解密。

import org.bouncycastle.crypto.InvalidCipherTextException;
import org.bouncycastle.crypto.encodings.PKCS1Encoding;
import org.bouncycastle.crypto.engines.SM2Engine;
import org.bouncycastle.crypto.params.AsymmetricKeyParameter;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.Security;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

public class EccExample {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, InvalidCipherTextException {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        String plaintext = "Hello World!"; //明文
        byte[] plaintextBytes = plaintext.getBytes();

        byte[] publicKeyBytes = hexToBytes("04D1C96849E16AF7D1B7EB17C955135D51C3A39CCDC1D23369B59BDE7E018F6B6433D6EAD13D0C1C4CD931D0BFA99D5FA6027DC1F897BC0BDB9E3883881D67D09F");
        byte[] privateKeyBytes = hexToBytes("9605D09B5E12605847BA8FA186C50D3967B6356F4A6D7D27E46D68BCDFA81B13");

        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC", "BC");

        X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKeyBytes);
        ECPublicKeyParameters publicKeyParam = new ECPublicKeyParameters(keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec), 
                SM2Engine.getInstance().getParameters());

        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKeyBytes);
        ECPrivateKeyParameters privateKeyParam = new ECPrivateKeyParameters(keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec), 
                SM2Engine.getInstance().getParameters());

        AsymmetricKeyParameter asymmetricKeyParameter = publicKeyParam;
        SM2Engine sm2Engine = new SM2Engine();
        if (asymmetricKeyParameter instanceof ECPublicKeyParameters) {
            sm2Engine.init(true, asymmetricKeyParameter);
        } else {
            sm2Engine.init(false, asymmetricKeyParameter);
        }

        byte[] encrypted = sm2Engine.processBlock(plaintextBytes, 0, plaintextBytes.length);
        System.out.println("密文: " + bytesToHex(encrypted));

        asymmetricKeyParameter = privateKeyParam;
        sm2Engine = new SM2Engine();
        if (asymmetricKeyParameter instanceof ECPrivateKeyParameters) {
            sm2Engine.init(true, asymmetricKeyParameter);
        } else {
            sm2Engine.init(false, asymmetricKeyParameter);
        }

        byte[] decrypted = sm2Engine.processBlock(encrypted, 0, encrypted.length);
        String decryptedText = new String(decrypted);
        System.out.println("明文: " + decryptedText);
    }

    private static byte[] hexToBytes(String hexString) {
        byte[] result = new byte[hexString.length()/2];
        for (int i = 0; i < hexString.length(); i += 2) {
            result[i/2] = (byte) Integer.parseInt(hexString.substring(i, i + 2), 16);
        }
        return result;
    }

    private static String bytesToHex(byte[] bytes) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            sb.append(String.format("%02X", bytes[i]));
        }
        return sb.toString();
    }
}

对于上述代码的解释：

• 第1行：导入需要的类；
• 第8行：明文字符串；
• 第9行：将明文字符串转换为字节数组；
• 第11行：公钥的字节数组；
• 第12行：私钥的字节数组；
• 第14行：获取KeyFactory实例；
• 第16-22行：构建ECPublicKeyParameters和ECPrivateKeyParameters实例；
• 第24行：初始化SM2Engine实例，使用公钥参数进行加密；
• 第25行：将明文字节数组加密得到密文字节数组；
• 第26行：将密文字节数组转换为十六进制字符串，在控制台输出；
• 第28行：将私钥参数用于解密；
• 第29行：将密文字节数组解密得到明文字节数组；
• 第30行：将明文字节数组转换为字符串，在控制台输出。

至此，我们就完成了基于java实现的ECC加密算法示例的讲解。