Java 密码学：加密与哈希——完整指南

Java 密码学：加密与哈希——详细指南

在现代信息安全世界中，密码学是保护数据的基石。Java 通过 javax.crypto 和 java.security 包提供了强大的内置工具来实现加密和哈希。在本文中，我们将详细讨论 Java 中的主要密码学操作：对称和非对称加密、密码哈希以及数字签名。

1. Java 密码学基础

Java 密码体系结构（JCA）是一个框架，允许开发人员轻松集成密码学算法。关键类包括：

• javax.crypto.Cipher — 用于加密和解密。
• java.security.MessageDigest — 用于哈希。
• java.security.KeyPairGenerator — 用于生成密钥。
• javax.crypto.spec.SecretKeySpec — 用于创建对称密钥。

要使用密码学，请导入：

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

2. 对称加密（AES）

对称加密使用同一个密钥进行加密和解密。AES（高级加密标准） 是最流行的算法。字符串加密示例：

import javax.crypto.*;import javax.crypto.spec.*;import java.util.Base64;

public class AesExample {    public static void main(String[] args) throws Exception {        String plainText = "秘密消息";        String secretKey = "0123456789abcdef"; // AES-128 需要 16 字节

        // 创建密钥        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(secretKey.getBytes(), "AES");        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");

        // 加密        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec);        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());        String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);        System.out.println("加密后: " + encryptedText);

        // 解密        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec);        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));        String decryptedText = new String(decryptedBytes);        System.out.println("解密后: " + decryptedText);    }}

重要提示： 不建议对大量数据使用 ECB 模式。请使用 AES/GCM/NoPadding 以获得更好的安全性。

3. 非对称加密（RSA）

非对称加密使用一对密钥：公钥（用于加密）和私钥（用于解密）。RSA 是经典算法。示例：

import javax.crypto.*;import java.security.*;import java.util.Base64;

public class RsaExample {    public static void main(String[] args) throws Exception {        // 生成密钥对        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");        keyGen.initialize(2048);        KeyPair pair = keyGen.generateKeyPair();        PublicKey publicKey = pair.getPublic();        PrivateKey privateKey = pair.getPrivate();

        // 使用公钥加密        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal("秘密数据".getBytes());        String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);        System.out.println("RSA 加密后: " + encryptedText);

        // 使用私钥解密        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));