Java 对字符串进行加密解密攻略

简介

Java 中提供了多种加密解密的方案，涉及对称加密、非对称加密、哈希算法等等。本文将主要讲解在 Java 中对字符串进行加密解密的方法。

对称加密

对称加密是指加密和解密使用同一个密钥的方式，常见的有 AES、DES 等算法。

AES 加密

在 Java 中使用 AES 进行加密解密的主要步骤如下：

生成一个 AES 密钥，使用 SecretKeySpec 构造器指定密钥长度和加密算法类型。
获取一个 Cipher 对象，并指定加密模式、填充方式以及密钥。
调用 Cipher 对象的 encrypt/decrypt 方法，传入要加密/解密的数据，即可得到加密/解密后的数据。

下面是一个简单的 AES 加密示例：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class AESEncryptor {

    private static final String TRANSFORMATION = "AES/ECB/PKCS5Padding";
    private static final String CHARSET_NAME = "UTF-8";

    private SecretKeySpec key;

    public AESEncryptor(String secretKey) {
        key = new SecretKeySpec(secretKey.getBytes(), "AES");
    }

    public String encrypt(String data) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes(CHARSET_NAME));
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);
    }

    public String decrypt(String encryptedData) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decryptedData, CHARSET_NAME);
    }
}

DES 加密

在 Java 中使用 DES 进行加密解密的主要步骤如下：

生成一个 DES 密钥，使用 SecretKeySpec 构造器指定密钥长度和加密算法类型。
获取一个 Cipher 对象，并指定加密模式、填充方式以及密钥。
调用 Cipher 对象的 encrypt/decrypt 方法，传入要加密/解密的数据，即可得到加密/解密后的数据。

下面是一个简单的 DES 加密示例：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class DESEncryptor {

    private static final String TRANSFORMATION = "DES/ECB/PKCS5Padding";
    private static final String CHARSET_NAME = "UTF-8";

    private SecretKeySpec key;

    public DESEncryptor(String secretKey) {
        key = new SecretKeySpec(secretKey.getBytes(), "DES");
    }

    public String encrypt(String data) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes(CHARSET_NAME));
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);
    }

    public String decrypt(String encryptedData) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decryptedData, CHARSET_NAME);
    }
}

非对称加密

非对称加密是指加密和解密使用不同密钥的方式，常见的有 RSA 等算法。

RSA 加密

在 Java 中使用 RSA 进行加密解密的主要步骤如下：

生成一个 RSA 密钥对。
获取一个 Cipher 对象，并指定加密模式、填充方式以及密钥对。
调用 Cipher 对象的 encrypt/decrypt 方法，传入要加密/解密的数据，即可得到加密/解密后的数据。

下面是一个简单的 RSA 加密示例：

import javax.crypto.Cipher;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.util.Base64;

public class RSAEncryptor {

    private static final String ALGORITHM = "RSA";
    private static final String TRANSFORMATION = "RSA/ECB/PKCS1Padding";
    private static final String CHARSET_NAME = "UTF-8";

    private KeyPair keyPair;

    public RSAEncryptor() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        keyPairGenerator.initialize(1024);
        keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
    }

    public String encrypt(String data) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPublic());
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);
    }

    public String decrypt(String encryptedData) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPair.getPrivate());
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decryptedData, StandardCharsets.UTF_8);
    }
}

哈希算法

哈希算法是指根据明文生成一个唯一的密文，一般来说不能通过密文反推出明文。常见的哈希算法有 MD5、SHA 等。

MD5 哈希

在 Java 中使用 MD5 进行哈希的方法如下：

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;

public class MD5Hash {

    public static String hash(String data) throws Exception {
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
        messageDigest.update(data.getBytes());
        byte[] hashedData = messageDigest.digest();
        return String.format("%032x", new BigInteger(1, hashedData));
    }
}

SHA 哈希

在 Java 中使用 SHA 进行哈希的方法如下：

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;

public class SHAHash {

    public static String hash(String data) throws Exception {
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        messageDigest.update(data.getBytes());
        byte[] hashedData = messageDigest.digest();
        return String.format("%064x", new BigInteger(1, hashedData));
    }
}

示例说明

示例一：使用 AES 加密解密字符串

try {
    String secretKey = "abcdefghijklmnop";
    String data = "hello, world";
    AESEncryptor encryptor = new AESEncryptor(secretKey);
    String encryptedData = encryptor.encrypt(data);
    System.out.println("Encrypted data: " + encryptedData);
    String decryptedData = encryptor.decrypt(encryptedData);
    System.out.println("Decrypted data: " + decryptedData);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

输出结果：

Encrypted data: gvRue/ouZLbzCphZpdU4OQ==
Decrypted data: hello, world

示例二：使用 SHA 对字符串进行哈希

try {
    String data = "hello, world";
    String hashedData = SHAHash.hash(data);
    System.out.println("Hashed data: " + hashedData);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}