小记加密算法

最近看了写加密算法的文章，记录一下以免遗忘。

先说一句这篇文章并不是研究那些算法是如何实现的，如果大家想知道可以自行谷歌。

首先是摘要算法，这里说下MD5吧，这是一种不可逆的算法，意思就是无法解密，它的作用基本上是加密密码，或者生成签名。密码加密大家可以参考 http://www.cnblogs.com/jfzhu/p/4023439.html http://drops.wooyun.org/papers/1066
这两篇文章，核心思想就是单纯使用MD5这样的哈希算法不够安全，可能会被攻击者使用查表或者暴力破解等手段解密，正确的使用方式应该是加上一个盐，具体的操作和原理看文章就行了。生成签名的作用就是防止网络传输的时候中途被第三方修改，发送方发送内容的时候对内容进行加密生成签名并把签名和内容一起发送，接受方接受到内容以后同样对内容进行一遍加密，如果两个签名，如果相同则表示内容在传输过程中没有被修改。

接下去是两种另外的加密算法，对称加密和非对称加密，大家可以参考http://blog.csdn.net/u200814499/article/details/39857393

总结来说对称加密安全性不如非对称加密，但是非对称加密速度较慢，特别是对于我这样的移动端开发来说。在真正的开发中，一般遵循的规则都是使用对称加密对内容进行加密，但是对称加密的时候使用的密钥要用非对称加密加密一下来提高安全性。

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.math.BigInteger;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;

import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class RSAAndAESTest {

public static void main(String[] args) {

/*String content = "test";
String password = "12345678";
//加密
System.out.println("加密前：" + content);
byte[] encryptResult = AESUtils.encrypt(content, password);
//解密
byte[] decryptResult = AESUtils.decrypt(encryptResult,password);
System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));  */

/*String content = "test";
String password = "12345678";
//加密
System.out.println("加密前：" + content);
byte[] encryptResult = AESUtils.encrypt(content, password);
try {
String encryptResultStr = new String(encryptResult,"utf-8");
//解密
byte[] decryptResult = AESUtils.decrypt(encryptResultStr.getBytes("utf-8"),password);
System.out.println("解密后：" + new String(decryptResult));
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}  */

String content = "test";
String password = "12345678";
//加密
System.out.println("AES加密前：" + content);
byte[] encryptResult = AESUtils.encrypt(content, password);
String encryptResultStr = AESUtils.parseByte2HexStr(encryptResult);
System.out.println("转换成16进制后：" + encryptResultStr);
//解密

try {
HashMap<String, Object> map;
map = RSAUtils.getKeys();
//生成公钥和私钥
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");

//模
String modulus = publicKey.getModulus().toString();
//公钥指数
String public_exponent = publicKey.getPublicExponent().toString();
//私钥指数
String private_exponent = privateKey.getPrivateExponent().toString();

//使用模和指数生成公钥和私钥
RSAPublicKey pubKey = RSAUtils.getPublicKey(modulus, public_exponent);
RSAPrivateKey priKey = RSAUtils.getPrivateKey(modulus, private_exponent);

String RSAEncode = RSAUtils.encryptByPublicKey(encryptResultStr, pubKey);
System.out.println("RSA加密key后：" + " " + RSAEncode);

String RSADecode = RSAUtils.decryptByPrivateKey(RSAEncode, priKey);
System.out.println("RSA解密key后：" + " " + RSADecode);

byte[] decryptFrom = AESUtils.parseHexStr2Byte(RSADecode);
byte[] decryptResult = AESUtils.decrypt(decryptFrom,password);
System.out.println("AES解密后：" + new String(decryptResult));
}catch (Exception e) {
// TODO 自动生成的 catch 块
e.printStackTrace();
}

}
}

class AESUtils {

public static byte[] encrypt(String content, String password) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
return result; // 加密
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}

public static byte[] decrypt(byte[] content, String password) {
try {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128, new SecureRandom(password.getBytes()));
SecretKey secretKey = kgen.generateKey();
byte[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(enCodeFormat, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);// 初始化
byte[] result = cipher.doFinal(content);
return result; // 加密
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}

public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < buf.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);
if (hex.length() == 1) {
hex = '0' + hex;
}
sb.append(hex.toUpperCase());
}
return sb.toString();
}

public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
if (hexStr.length() < 1)
return null;
byte[] result = new byte[hexStr.length()/2];
for (int i = 0;i< hexStr.length()/2; i++) {
int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2, i*2+1), 16);
int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2+1, i*2+2), 16);
result[i] = (byte) (high * 16 + low);
}
return result;
}
}

class RSAUtils {

/**
* 生成公钥和私钥
* @throws NoSuchAlgorithmException
*
*/
public static HashMap<String, Object> getKeys() throws NoSuchAlgorithmException{
HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
map.put("public", publicKey);
map.put("private", privateKey);
return map;
}
/**
* 使用模和指数生成RSA公钥
* 注意：【此代码用了默认补位方式，为RSA/None/PKCS1Padding，不同JDK默认的补位方式可能不同，如Android默认是RSA
* /None/NoPadding】
*
* @param modulus
*            模
* @param exponent
*            指数
* @return
*/
public static RSAPublicKey getPublicKey(String modulus, String exponent) {
try {
BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(b1, b2);
return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

/**
* 使用模和指数生成RSA私钥
* 注意：【此代码用了默认补位方式，为RSA/None/PKCS1Padding，不同JDK默认的补位方式可能不同，如Android默认是RSA
* /None/NoPadding】
*
* @param modulus
*            模
* @param exponent
*            指数
* @return
*/
public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String modulus, String exponent) {
try {
BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
RSAPrivateKeySpec keySpec = new RSAPrivateKeySpec(b1, b2);
return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

/**
* 公钥加密
*
* @param data
* @param publicKey
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encryptByPublicKey(String data, RSAPublicKey publicKey)
throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
// 模长
int key_len = publicKey.getModulus().bitLength() / 8;
// 加密数据长度 <= 模长-11
String[] datas = splitString(data, key_len - 11);
String mi = "";
//如果明文长度大于模长-11则要分组加密
for (String s : datas) {
mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
}
return mi;
}

/**
* 私钥解密
*
* @param data
* @param privateKey
* @return
* @throws Exception
*/
public static String decryptByPrivateKey(String data, RSAPrivateKey privateKey)
throws Exception {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
//模长
int key_len = privateKey.getModulus().bitLength() / 8;
byte[] bytes = data.getBytes();
byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
System.err.println(bcd.length);
//如果密文长度大于模长则要分组解密
String ming = "";
byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
for(byte[] arr : arrays){
ming += new String(cipher.doFinal(arr));
}
return ming;
}
/**
* ASCII码转BCD码
*
*/
public static byte[] ASCII_To_BCD(byte[] ascii, int asc_len) {
byte[] bcd = new byte[asc_len / 2];
int j = 0;
for (int i = 0; i < (asc_len + 1) / 2; i++) {
bcd[i] = asc_to_bcd(ascii[j++]);
bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : asc_to_bcd(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
}
return bcd;
}
public static byte asc_to_bcd(byte asc) {
byte bcd;

if ((asc >= '0') && (asc <= '9'))
bcd = (byte) (asc - '0');
else if ((asc >= 'A') && (asc <= 'F'))
bcd = (byte) (asc - 'A' + 10);
else if ((asc >= 'a') && (asc <= 'f'))
bcd = (byte) (asc - 'a' + 10);
else
bcd = (byte) (asc - 48);
return bcd;
}
/**
* BCD转字符串
*/
public static String bcd2Str(byte[] bytes) {
char temp[] = new char[bytes.length * 2], val;

for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
val = (char) (((bytes[i] & 0xf0) >> 4) & 0x0f);
temp[i * 2] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');

val = (char) (bytes[i] & 0x0f);
temp[i * 2 + 1] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
}
return new String(temp);
}
/**
* 拆分字符串
*/
public static String[] splitString(String string, int len) {
int x = string.length() / len;
int y = string.length() % len;
int z = 0;
if (y != 0) {
z = 1;
}
String[] strings = new String[x + z];
String str = "";
for (int i=0; i<x+z; i++) {
if (i==x+z-1 && y!=0) {
str = string.substring(i*len, i*len+y);
}else{
str = string.substring(i*len, i*len+len);
}
strings[i] = str;
}
return strings;
}
/**
*拆分数组
*/
public static byte[][] splitArray(byte[] data,int len){
int x = data.length / len;
int y = data.length % len;
int z = 0;
if(y!=0){
z = 1;
}
byte[][] arrays = new byte[x+z][];
byte[] arr;
for(int i=0; i<x+z; i++){
arr = new byte[len];
if(i==x+z-1 && y!=0){
System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, y);
}else{
System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, len);
}
arrays[i] = arr;
}
return arrays;
}
}

上面的是一个完整的代码，具体就是模拟了加密解密，使用的是AES（对称加密）和RSA（非对称加密），过程是使用AES对内容进行加密，然后使用RSA的公钥对AES的密钥加密，解密的时候先用RSA的私钥对密钥解密，然后使用AES解密内容。

还有一个要说的是https 大家可以参考http://blog.csdn.net/sean_cd/article/details/6966130

总的来说就是https=http+ssl，这个ssl不是一种加密算法，而是一种加密协议，具体来说其实就是用证书的形式来完成上面所说的对称加密+非对称加密。

Android端的https大家可以参考http://blog.csdn.net/sean_cd/article/details/6966130