Криптография в Kotlin: шифрование и хеширование с примерами

Криптография в Kotlin: шифрование и хеширование

Kotlin, будучи современным языком для JVM, предоставляет доступ ко всем мощностям Java Cryptography Architecture (JCA). Это позволяет реализовывать как симметричное (AES, DES), так и асимметричное (RSA) шифрование, а также криптографические хеш-функции (SHA-256, MD5) и цифровые подписи. В этой статье мы разберем практические примеры использования криптографии в Kotlin, которые пригодятся для защиты данных в веб-приложениях, мобильных разработках и бэкенд-сервисах.

Все примеры кода используют встроенные возможности Java, что делает их кроссплатформенными и не требующими дополнительных библиотек.

1. Симметричное шифрование AES в Kotlin

Симметричное шифрование использует один и тот же ключ для шифрования и расшифровки. Алгоритм AES (Advanced Encryption Standard) является золотым стандартом безопасности. Рассмотрим пример шифрования строки с использованием режима CBC и PKCS5Padding.

import javax.crypto.Cipher
import javax.crypto.KeyGenerator
import javax.crypto.SecretKey
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec
import java.util.Base64

fun generateAESKey(): SecretKey {
    val keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES")
    keyGen.init(256) // Длина ключа: 128, 192 или 256 бит
    return keyGen.generateKey()
}

fun encryptAES(plainText: String, secretKey: SecretKey, iv: ByteArray): String {
    val cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding")
    val ivSpec = IvParameterSpec(iv)
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, ivSpec)
    val encrypted = cipher.doFinal(plainText.toByteArray())
    return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted)
}

fun decryptAES(encryptedText: String, secretKey: SecretKey, iv: ByteArray): String {
    val cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding")
    val ivSpec = IvParameterSpec(iv)
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, ivSpec)
    val decoded = Base64.getDecoder().decode(encryptedText)
    val decrypted = cipher.doFinal(decoded)
    return String(decrypted)
}

fun main() {
    val key = generateAESKey()
    val iv = ByteArray(16) // Инициализационный вектор (16 байт для AES)
    // В реальном проекте iv должен быть случайным и передаваться вместе с шифротекстом
    
    val original = "Привет, Kotlin!"
    val encrypted = encryptAES(original, key, iv)
    val decrypted = decryptAES(encrypted, key, iv)
    
    println("Оригинал: $original")
    println("Зашифровано: $encrypted")
    println("Расшифровано: $decrypted")
}

Важно: Инициализационный вектор (IV) должен быть случайным для каждого шифрования и передаваться открыто вместе с зашифрованными данными. Никогда не используйте фиксированный IV в продакшене.

2. Асимметричное шифрование RSA в Kotlin

RSA использует пару ключей: открытый (public) для шифрования и закрытый (private) для расшифровки. Это идеально для безопасной передачи данных между сторонами.

import java.security.KeyPairGenerator
import java.security.PrivateKey
import java.security.PublicKey
import javax.crypto.Cipher
import java.util.Base64

fun generateRSAKeyPair(): Pair<PublicKey, PrivateKey> {
    val keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA")
    keyGen.initialize(2048) // Рекомендуемый размер ключа
    val keyPair = keyGen.generateKeyPair()
    return Pair(keyPair.public, keyPair.private)
}

fun encryptRSA(plainText: String, publicKey: PublicKey): String {
    val cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding")
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey)
    val encrypted = cipher.doFinal(plainText.toByteArray())
    return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted)
}

fun decryptRSA(encryptedText: String, privateKey: PrivateKey): String {
    val cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding")
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey)
    val decoded = Base64.getDecoder().decode(encryptedText)
    val decrypted = cipher.doFinal(decoded)
    return String(decrypted)
}

fun main() {
    val (publicKey, privateKey) = generateRSAKeyPair()
    
    val message = "Секретное сообщение"
    val encrypted = encryptRSA(message, publicKey)
    val decrypted = decryptRSA(encrypted, privateKey)
    
    println("Исходное: $message")
    println("Зашифровано: $encrypted")
    println("Расшифровано: $decrypted")
}

RSA медленнее AES, поэтому на практике его используют для шифрования симметричных ключей (гибридная схема) или малых объемов данных.

3. Хеширование SHA-256 в Kotlin

Хеширование — это необратимое преобраз