快捷導(dǎo)航

Java中幾種常用加密算法盤點(diǎn)

更新時(shí)間：2023年11月09日 11:16:19 作者：fking86

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,信息安全問題日益受到重視,加密算法在保證信息安全傳輸方面發(fā)揮著重要作用,本文將簡要盤點(diǎn)幾種常用的Java加密算法,介紹它們的基本原理、特點(diǎn)及應(yīng)用情況,以幫助讀者全面了解當(dāng)前加密算法的發(fā)展?fàn)顩r,需要的朋友可以參考下

常用算法

DES算法

DES(Data Encryption Standard)是一種對(duì)稱加密算法,被廣泛用于金融、通信等領(lǐng)域。

DES算法特點(diǎn)

對(duì)稱加密算法:加密和解密使用相同的密鑰。
分組加密:明文被分成64位的組,每組用相同的密鑰進(jìn)行加密。
密鑰長度為56位,經(jīng)過置換選擇、循環(huán)左移等操作生成16輪子密鑰。
加密流程包括初始置換、16輪迭代運(yùn)算、初始逆置換等。
算法結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,運(yùn)算速度快。

DES算法示例

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.security.SecureRandom;

public class DESExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES");
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
        keyGenerator.init(secureRandom);

        SecretKey key = keyGenerator.generateKey();
        Cipher desCipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");

        // 加密
        desCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] text = "Hello World".getBytes();
        byte[] textEncrypted = desCipher.doFinal(text);
        
        // 解密
        desCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); 
        byte[] textDecrypted = desCipher.doFinal(textEncrypted);
        
        System.out.println("原文: " + new String(text));
        System.out.println("加密: " + new String(textEncrypted));
        System.out.println("解密: " + new String(textDecrypted));
    }
}

這段代碼使用DES算法的Java JCE實(shí)現(xiàn)來完成一個(gè)字符串的加密和解密。關(guān)鍵是使用KeyGenerator生成密鑰,Cipher完成加解密操作。DES現(xiàn)在也已經(jīng)被AES等算法逐漸取代,但它的基本設(shè)計(jì)思路仍影響后續(xù)的對(duì)稱算法。

AES算法

AES(Advanced Encryption Standard)是一種對(duì)稱加密算法,它被廣泛地應(yīng)用于電子商務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)等信息系統(tǒng)中。

AES算法特點(diǎn)

使用對(duì)稱加密,加解密使用相同密鑰。
分組加密,明文被分成128位的塊進(jìn)行處理。
密鑰長度可選擇128、192、256位。
算法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,包括字節(jié)替代、行移位、列混淆、輪密鑰加等步驟。
安全性高,抗差分及線性攻擊的能力強(qiáng)。

AES算法示例

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;

public class AESExample {

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

        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGen.init(128); // 設(shè)置密鑰長度為128位
        SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES"); 

        // 加密
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] text = "Hello World".getBytes();
        byte[] textEncrypted = cipher.doFinal(text); 

        // 解密
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] textDecrypted = cipher.doFinal(textEncrypted);
        
        System.out.println("原文: " + new String(text));
        System.out.println("加密: " + new String(textEncrypted));
        System.out.println("解密: " + new String(textDecrypted));
    }
}

該示例使用AES算法的Java JCE實(shí)現(xiàn)來完成一個(gè)字符串的加密和解密。AES具有更高的安全性,已逐漸取代DES成為對(duì)稱加密的首選算法。

RSA算法

RSA是一種非對(duì)稱加密算法,也是目前使用最廣泛的公鑰加密算法。

RSA算法特點(diǎn)

非對(duì)稱加密:使用公鑰加密,私鑰解密,兩個(gè)密鑰互為對(duì)稱。
安全性:RSA算法的安全性依賴于大整數(shù)分解問題的難度。
密鑰長度通常為1024位或2048位。密鑰越長,安全性越高,但加解密速度降低。
適用于數(shù)字簽名和數(shù)據(jù)加密。

RSA算法示例

import javax.crypto.Cipher;
import java.security.*;

public class RSAExample {

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

    KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
    keyPairGen.initialize(2048);
    KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();

    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");

    // 加密
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPublic()); 
    byte[] text = "Hello World".getBytes();
    byte[] textEncrypted = cipher.doFinal(text);

    // 解密
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPair.getPrivate());
    byte[] textDecrypted = cipher.doFinal(textEncrypted);
    
    System.out.println("原文: " + new String(text));
    System.out.println("加密: " + new String(textEncrypted));
    System.out.println("解密: " + new String(textDecrypted));
  } 
}

該例子中我們使用RSA算法生成了一對(duì)公鑰和私鑰,并利用公鑰加密,私鑰解密完成了對(duì)字符串的RSA加密。RSA能夠?qū)崿F(xiàn)安全的信息傳輸,是網(wǎng)絡(luò)通信中的重要加密算法。

MD5算法

MD5是一種廣泛使用的哈希算法,主要用于生成信息摘要。

MD5算法特點(diǎn)

生成128位的信息摘要。
哈希值的微小變化會(huì)產(chǎn)生完全不同的哈希結(jié)果。
計(jì)算MD5哈希值很快。
MD5是一種單向哈希算法,無法通過哈希值反算出原文。
MD5在強(qiáng)碰撞攻擊下不安全,通常用于數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證,不用于數(shù)字簽名。

MD5算法示例

import java.security.MessageDigest;

public class MD5Example {

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    String input = "Hello World";
    
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
    byte[] inputByteArray = input.getBytes();
    md.update(inputByteArray);
    byte[] resultByteArray = md.digest();

    for (int i = 0; i < resultByteArray.length; i++) {
      System.out.printf("%02x", resultByteArray[i]);
    }
  } 
}

該示例通過MessageDigest類獲取MD5算法實(shí)現(xiàn),并生成輸入字符串的MD5哈希值。MD5可用于快速生成文件、字符串等數(shù)據(jù)的數(shù)字指紋。

SHA算法

SHA(Secure Hash Algorithm)是一系列密碼散列函數(shù),主要用于生成數(shù)字指紋保障數(shù)據(jù)完整性。

SHA算法特點(diǎn)

生成長度固定的信息摘要,常見的有SHA-1、SHA-256、SHA-512等。
抗修改性強(qiáng),對(duì)輸入數(shù)據(jù)稍加修改會(huì)得到完全不同的哈希值。
抗碰撞性強(qiáng),難以找到兩段內(nèi)容哈希值相同的碰撞。
不可逆性,無法通過哈希值反算出原始數(shù)據(jù)。
哈希運(yùn)算速度快。

SHA算法示例

import java.security.MessageDigest;

public class SHAExample {

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    String input = "Hello World";
  
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    md.update(input.getBytes());  
    byte[] digest = md.digest();
    
    for (byte b : digest) {
      System.out.printf("%02x", b); 
    }
  } 
}

該示例通過MessageDigest獲取SHA-256算法實(shí)現(xiàn),并生成輸入字符串的哈希值。SHA系列廣泛用于數(shù)字簽名、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證等場(chǎng)景中。

總結(jié)

通過上文的介紹,我們了解到DES、AES、RSA、MD5、SHA等是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的幾種加密算法。這些算法在保證信息安全方面各有優(yōu)勢(shì)。DES具有運(yùn)算速度快的特點(diǎn),AES安全性更高,RSA是目前最優(yōu)秀的公開密鑰系統(tǒng),MD5和SHA系列是常用的消息摘要算法。各種算法在繼承前人研究的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn),為我們提供了更多可選擇的信息安全保障手段。信息安全領(lǐng)域仍有許多問題值得我們持續(xù)探索,相信通過科研人員的不斷努力,會(huì)有更多更優(yōu)秀的加密算法問世,為構(gòu)建一個(gè)安全的信息化社會(huì)提供支持。

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