小谈加密算法

向右看齐 2022-06-17 05:30 149阅读 0赞

## 1、为什么要用加密 ##

网站中有很多类似金钱、密码等重要业务数据，一旦被监听、拦截，可能会造成严重的损失。  
比如下图：

我们可以很容易的看到某个请求的相关参数数据  
![这里写图片描述][SouthEast]

## 2、应用场景 ##

加密算法有很多种应用场景，最常见的是用户登录、身份验证、验签等等。目的在于通过算法，将明文转换为密文。将明文转换为密文只是第一步，更深一步的做法是结合sessionId、随机数、token或者https等，最大限度的防止信息被盗取。

## 3、类型 ##

加密算法通常分为对称性加密算法和非对称性加密算法。

### 3.1 对称性加密 ###

只存在一把钥匙key，如果A想要与B通讯，那么A使用钥匙进行加密，B接收到密文的钥匙后，使用钥匙解密，获得明文信息。

![这里写图片描述][SouthEast 1]

**优缺点**：  
效率高、使用维护简单，缺点就是密码一旦泄露，通讯信息就会暴露。

**常用加密算法：**  
DES、三重DES、AES等，稍后会以AES为例，介绍具体用法。

### 3.2 非对称加密 ###

非对称加密有两把钥匙：私钥和公钥。  
这里有几个原则和前提需要先说明：  
1）公钥和私钥是成对出现的。  
2）公开的是公钥，私钥只有自己知道。  
3）用公钥加密的信息，只能用对应的私钥进行解密。

![这里写图片描述][SouthEast 2]

A、B各有一对密钥，A的密钥包括：公钥01、私钥02，B的密钥包括：公钥03、私钥04。其中，A拥有B的公钥03，同样的，B也拥有A的公钥01。

当A要与B通讯时，A使用B的公钥03加密，当B拿到密文后，拿自己的私钥04解密。

**优缺点：**  
非对称加密的优缺点正好与对称加密相反，可参照上面。

**常用加密算法：**  
RSA,DSA,ECC

除了上面两种主要类型的加密算法，还有一大类是线性散列算法，也叫签名算法。常用算法有：MD5,SHA1,HMAC。这类算法可以生成一长串不可逆的密文，经常用在校验数据在传输过程中是否经过修改。

## 4、实例 ##

场景：用户登录，使用res加密，前端js加密，后端解密。

### 4.1 js文件 ###

//加密key
       var key =CryptoJS.enc.Utf8.parse("*******"); 
       //pwd为加密信息 
       var srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(pwd); 
       var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(srcs, key, {mode:CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7});

### 4.2 后台解密 ###

/** * 密钥，要与加密时的密钥保持一致 */
        private static final String KEY = "*******";
        /** * 算法 */
        private static final String ALGORITHMSTR = "AES/ECB/PKCS5Padding";
    
        /** * aes解密 * * @param encrypt * 内容 * @return * @throws Exception */
        public static String aesDecrypt(String encrypt) throws Exception {
            return aesDecrypt(encrypt, KEY);
        }
    
        /** * aes加密 * * @param content * @return * @throws Exception */
        public static String aesEncrypt(String content) throws Exception {
            return aesEncrypt(content, KEY);
        }
    
        /** * 将byte[]转为各种进制的字符串 * * @param bytes * byte[] * @param radix * 可以转换进制的范围，从Character.MIN_RADIX到Character.MAX_RADIX，超出范围后变为10进制 * @return 转换后的字符串 */
        public static String binary(byte[] bytes, int radix) {
            return new BigInteger(1, bytes).toString(radix);// 这里的1代表正数
        }
    
        /** * base 64 encode * * @param bytes * 待编码的byte[] * @return 编码后的base 64 code */
        public static String base64Encode(byte[] bytes) {
            return Base64.encodeBase64String(bytes);
        }
    
        /** * base 64 decode * * @param base64Code * 待解码的base 64 code * @return 解码后的byte[] * @throws Exception */
    
         public static byte[] base64Decode(String base64Code) throws Exception{
             return StringUtil.isEmpty(base64Code) ? null : new  BASE64Decoder().decodeBuffer(base64Code); 
         }
    
    
        /** * AES加密 * * @param content * 待加密的内容 * @param encryptKey * 加密密钥 * @return 加密后的byte[] * @throws Exception */
        public static byte[] aesEncryptToBytes(String content, String encryptKey)
                throws Exception {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHMSTR);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,
                    new SecretKeySpec(encryptKey.getBytes(), "AES"));
    
            return cipher.doFinal(content.getBytes("utf-8"));
        }
    
        /** * AES加密为base 64 code * * @param content * 待加密的内容 * @param encryptKey * 加密密钥 * @return 加密后的base 64 code * @throws Exception */
        public static String aesEncrypt(String content, String encryptKey)
                throws Exception {
            return base64Encode(aesEncryptToBytes(content, encryptKey));
        }
    
        /** * AES解密 * * @param encryptBytes * 待解密的byte[] * @param decryptKey * 解密密钥 * @return 解密后的String * @throws Exception */
        public static String aesDecryptByBytes(byte[] encryptBytes,
                String decryptKey) throws Exception {
            KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
            kgen.init(128);
    
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHMSTR);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,
                    new SecretKeySpec(decryptKey.getBytes(), "AES"));
            byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
    
            return new String(decryptBytes);
        }
    
        /** * 将base 64 code AES解密 * * @param encryptStr * 待解密的base 64 code * @param decryptKey * 解密密钥 * @return 解密后的string * @throws Exception */
        public static String aesDecrypt(String encryptStr, String decryptKey)
                throws Exception {
            return StringUtil.isEmpty(encryptStr) ? null : aesDecryptByBytes(
                    base64Decode(encryptStr), decryptKey);
        }
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
            String content = "123456";
            System.out.println("加密前：" + content);
    
            String encrypt = aesEncrypt(content, KEY);
            System.out.println("加密后：" + encrypt);
    
            String decrypt = aesDecrypt(encrypt, KEY);
            System.out.println("解密后：" + decrypt);
        }

## 5、小结 ##

上面说到对称加密和非对称加密各有优缺点，前者效率高，但密钥不安全；后者安全但加密解密时间较长。

实践中比较常用的做法是，采用非对称加密算法管理对称算法的密钥，然后用对称加密算法加密数据，这样我们就集成了两类加密算法的优点，既实现了加密速度快的优点，又实现了安全方便管理密钥的优点。

[SouthEast]: /images/20220617/a57f2cecee92418c9aa743fb7067584f.png
[SouthEast 1]: /images/20220617/ed9d76f2f4f8407b8223418fe8cf2d4e.png
[SouthEast 2]: /images/20220617/dc1566ecd3ac47a080eff2c9904ccb8b.png