Java实现对称式和非对称式加密

1. 什么是对称式加密和非对称式加密

对称式加密：解密方式是加密方式的逆运算，即加密和解密使用的是同一个密钥（初等加密算法）。

非对称式加密：加密和解密需要两个密钥进行，这两个密钥是公钥和私钥（高等加密算法）。

2. 对称式加密和非对称式加密的主要实现方式

对称式加密主要实现方式：

1） DES（Data Encryption Standard）：安全性较差，一般不建议使用。

2） 3DES：三重DES，针对DES密钥长度较短的问题，3DES可以实现最少112位、最高168位密钥长度。

3） AES：相比于3DES拥有更好的安全性。

4） PBE（Password Based Encryption）：基于口令的加密，结合了DES和AES的优点。

非对称式加密主要实现方式：

1） DH（Diffie-Hellman）：密钥交换算法。

2） RSA：基于因子分解。

3） ElGamal：基于离散对数。

4） ECC（Elliptical Curve Cryptography）：椭圆曲线加密。

3. 对称式加密和非对称式加密的对比

非对称加密与对称加密相比，其安全性更好：对称加密的通信双方使用相同的秘钥，如果一方的秘钥遭泄露，那么整个通信就会被破解。而非对称加密使用一对秘钥，一个用来加密，一个用来解密，而且公钥是公开的，秘钥是自己保存的，不需要像对称加密那样在通信之前要先同步密钥。

4. 对称式加密在JAVA中的实现（PBE加密）：

public class PBE {
private static String src="security with PBE";
public static void main(String[] args){
jdkPBE();
}

public static void jdkPBE(){
try {
//初始化盐（扰码）
SecureRandom random=new SecureRandom();
byte[] salt=random.generateSeed(8);

//口令与密钥
String password="CSDN";
PBEKeySpec pbeKeySpec=new PBEKeySpec(password.toCharArray());
SecretKeyFactory factory=SecretKeyFactory.getInstance("PBEWITHMD5andEDS");
Key key=factory.generateSecret(pbeKeySpec);

//加密
PBEParameterSpec pbeParameterSpec=new PBEParameterSpec(salt,100);//参数1.盐，参数2.迭代次数
Cipher cipher=Cipher.getInstance("PBEWITHMD5andEDS");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key,pbeParameterSpec);
byte[] result=cipher.doFinal(src.getBytes());
System.out.println("jdk pbe encrypt:" + Base64.encodeToString(result,1));

//解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key,pbeParameterSpec);
result=cipher.doFinal(result);
System.out.println("jdk pbe decrypt:"+new String(result));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

5. 非对称式加密在JAVA中的实现（DH加密）：

public class DH {
private static String src="security with DH";
public static void main(String[] args){
jdkDH();
}

public static void jdkDH(){
try {
//初始化发送方密钥
KeyPairGenerator senderKeyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance("DH");
senderKeyPairGenerator.initialize(512);
KeyPair senderKeyPair=senderKeyPairGenerator.generateKeyPair();
byte[] senderPublicKeyEnc=senderKeyPair.getPublic().getEncoded();

//初始化接收方密钥
KeyFactory receiverKeyFactory=KeyFactory.getInstance("DH");
X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec=new X509EncodedKeySpec(senderPublicKeyEnc);
PublicKey receiverPublicKey=receiverKeyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
DHParameterSpec dhParameterSpec=((DHPublicKey)receiverPublicKey).getParams();
KeyPairGenerator receiverKeyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance("DH");
receiverKeyPairGenerator.initialize(dhParameterSpec);
KeyPair receiverKeyPair=receiverKeyPairGenerator.generateKeyPair();
PrivateKey receiverPrivateKey=receiverKeyPair.getPrivate();
byte[] receiverPublicKeyEnc =receiverKeyPair.getPublic().getEncoded();

//密钥构建
KeyAgreement receiverKeyAgreement = KeyAgreement.getInstance("DH");
receiverKeyAgreement.init(receiverPrivateKey);
receiverKeyAgreement.doPhase(receiverPublicKey, true);
SecretKey receiverDesKey=receiverKeyAgreement.generateSecret("DES");

KeyFactory senderKeyFactory=KeyFactory.getInstance("DH");
x509EncodedKeySpec=new X509EncodedKeySpec(receiverPublicKeyEnc);
PublicKey senderPublicKey=senderKeyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
KeyAgreement senderKeyAgreement=KeyAgreement.getInstance("DH");
senderKeyAgreement.init(senderKeyPair.getPrivate());
senderKeyAgreement.doPhase(senderPublicKey, true);
SecretKey senderDesKey=senderKeyAgreement.generateSecret("DES");
if(Objects.equals(receiverDesKey,senderDesKey)){
System.out.println("双方密钥相同");
}

//加密
Cipher cipher=Cipher.getInstance("DES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,senderDesKey);
byte[] result=cipher.doFinal(src.getBytes());
System.out.println("jdk dh encrypt:"+Base64.encodeToString(result,1));

//解密
cipher=Cipher.getInstance("DES");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,receiverDesKey);
result=cipher.doFinal(result);
System.out.println("jdk dh encrypt:"+new String(result));

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

6. 非对称式加密在JAVA中的实现（RSA加密）：

public class RSA {
private static String src="security with rsa";
public static void main(String[] args){
jdkRSA();
}

public static void jdkRSA(){
try {
//初始化密钥
KeyPairGenerator keyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(512);//64的整倍数，512~65536
KeyPair keyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair();
RSAPrivateKey rsaPrivateKey= (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
RSAPublicKey rsaPublicKey= (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
System.out.println("Public key:"+ Base64.encodeToString(rsaPrivateKey.getEncoded(),1));
System.out.println("Private key:"+ Base64.encodeToString(rsaPrivateKey.getEncoded(),1));

//私钥加密，公钥解密——加密
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance("RSA");
PrivateKey privateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
Cipher cipher=Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
byte[] result=cipher.doFinal(src.getBytes());
System.out.println("私钥加密，公钥解密——加密:"+Base64.encodeToString(result,1));

//私钥加密，公钥解密——解密
X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec=new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
keyFactory=KeyFactory.getInstance("RSA");
PublicKey publicKey=keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
cipher=Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,publicKey);
result=cipher.doFinal(result);
System.out.println(new String(result));

//公钥加密，私钥解密——加密
x509EncodedKeySpec=new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
keyFactory=KeyFactory.getInstance("RSA");
publicKey=keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
cipher=Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,publicKey);
result=cipher.doFinal(src.getBytes());
System.out.println("钥加密，私钥解密——加密:"+Base64.encodeToString(result,1));

//公钥加密，私钥解密——解密
pkcs8EncodedKeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
keyFactory=KeyFactory.getInstance("RSA");
privateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
cipher=Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey);
cipher.doFinal(result);
System.out.println("公钥加密，私钥解密——解密:" + Base64.encodeToString(result, 1));

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}