1.基础知识

密码学：主要是研究 编制密码 和 破译密码 的学科

密码学的主要目的：简单的直接说就是，研究如何隐藏信息并且把信息传递出去的一个学科。

1.1密码学的历史

1.1.1古典密码学

古代就开始使用密码，目的：就是希望保护信息。

核心原理：替换法，移位法

①替换法：

就是使用固定的信息，将原文替换成密文。

例如：bee，将b替换成w，e替换成p，单词就变成了wpp。

替换法的加密方式： 单表替换 、 多表替换

单表替换：原文和密文使用的是同一张表

例如：abcde ------> swtrp
多表替换：表示有多张表，原文和密文进行对比

表单1：abcde-swtrp、表单2：abcde-chfhk、表单3：abcde-jftou

原文：bee

密钥：312

密文：fpk

②移位法：

移位法是按照字母，在字母表上面的位置，进行移动

凯撒加密

1.1.2近代密码学

1.1.3现代密码学

散列函数

MD5，SHA-1，SHA-256，SHA-512

对称加密
- 加密方式和解密方式，使用的是同一把密钥

DES加密和解密，AES加密和解密

对称加密的核心原理：流加密，块加密

toString()和new String()核心原理和区别

加密模式：ECB CBC

填充模式：NoPadding和PKCS5padding

非对称加密
- 有两把密钥，使用公钥加密，必须使用私钥解密，或者，私钥加密，必须使用公钥解密

非对称加密的特点

RSA算法和ECC算法

数字摘要

base64核心加密原则，和base64原理

数字签名和数字证书

keytool工具的使用

1.2 ASCII编码

JAVA代码例子

maven依赖

首先导入一下commons-io的maven依赖

xml 复制代码

<dependency>
            <groupId>commons-io</groupId>
            <artifactId>commons-io</artifactId>
            <version>2.11.0</version>
</dependency>

JavaDemo

charDemo

arduino 复制代码

package com.red.javacodeaudit.encode;

public class AsciiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        char a = 'A';
        int b = a;
        //打印出来A字母的ascii编码的大小
        System.out.println(b);
    }
}

可以看到就是A->65，这里直接对char和int类型进行转换。

StringDemo

ini 复制代码

public class AsciiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "rebeyond";
        char[] chars = str.toCharArray();
        for (char aChar : chars) {
            int i = aChar;
            System.out.println(i);
        }
    }
}

其实平时我们基本不会总是用到char来定义字符，更多的都是用到String来定义字符串，这里利用了toCharArray方法来返回一个char[]数组，然后转化成ascii形式

凯撒加密

CaesarDemo

ini 复制代码

public static void main(String[] args) {
        String input = "Hello World";
        int key = 3;
        char[] chars = input.toCharArray();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (char aChar : chars) {
            int b = aChar;
            b = b + key;
            char newchar = (char) b;
            sb.append(newchar);
        }
        System.out.println(sb.toString());
}

我们知道凯撒加密就是简单的移位法，然后这里key设置成3，强调一个知识点就是StringBuilder这个类，我们将char数组想要转换成String类型的字符串的时候是需要这个类的append方法来实现的。这里就是加密之后的数据Khoor#Zruog

凯撒解密

知道这里需要传入一个密文，和一个解密的key，参数就是这两个，然后返回的是一个String类型的明文

ini 复制代码

private static String decryptCaesar(String newStr, int key) {
        char[] chars = newStr.toCharArray();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (char aChar : chars) {
            int i = aChar;
            i -= key;
            char newChar = (char) i;
            sb.append(newChar);
        }
        return sb.toString();
}

完整Demo代码

ini 复制代码

package com.red.javacodeaudit.encode;

public class CaesarDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String input = "Hello World";
        int key = 3;
        String newStr = encryptCaesar(input, key);
        System.out.println("密文===>"+newStr);
        String str = decryptCaesar(newStr,key);
        System.out.println("明文===>"+str);
    }

    private static String decryptCaesar(String newStr, int key) {
        char[] chars = newStr.toCharArray();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (char aChar : chars) {
            int i = aChar;
            i -= key;
            char newChar = (char) i;
            sb.append(newChar);
        }
        return sb.toString();
    }

    private static String encryptCaesar(String input, int key) {
        char[] chars = input.toCharArray();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (char aChar : chars) {
            int b = aChar;
            b = b + key;
            char newchar = (char) b;
//            System.out.print(newchar);
            sb.append(newchar);
        }
        return sb.toString();
    }
}

1.3 频率分析法

目的：在不知道密钥的情况下，也想破解秘文

我认为这里我应该自己写出来这个工具类，来完善一下自己的java开发水平

原理：字母e，出现的频率是最高的，第二高的是t，然后就是a

这里代码我就放到github上了这里就不具体演示了，知道怎么做就好.

Github链接，第一次写这种项目，写的非常的乱

1.4 byte和bit的关系

byte：就是所谓的字节，数据存储的基本单位，比如移动硬盘1T，单位事byte

bit：比特，又叫做位，一位要么是0要么是1。数据传输的单位，比如家里的宽带是100MB，下载速度并没有达到100MB，一般都是12-13MB，那是因为需要100/8的速度来看。

1byte = 8bit

代码示例

ini 复制代码

public static void main(String[] args) {
        String str = "a";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        for (byte aByte : bytes) {
            int c = aByte;
            System.out.println(c);
        }
}

这里输出的结果就是97，对应a的ascii编码。

之后我看查看一下97的bit形式,Integer类下有一个toBinaryString()方法，可以将字节转化成比特，然后返回一个字符串

String s = Integer.toBinaryString(c);得到结果1100001.

1.5 中文英文对应的字节

这里代码先写出来，然后显示一下红的字节编码

ini 复制代码

package com.red.javacodeaudit.encode.ByteBit;

public class bytebit {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "a";
        String str2 = "红";

        ByteToBit(str2);
    }

    public static void ByteToBit(String str){
        byte[] bytes = str.getBytes();
        for (byte aByte : bytes) {
            System.out.println(aByte);
            String s = Integer.toBinaryString(aByte);
            System.out.println(s);
        }
    }
}

可以看到这里是一个中文汉字是3个字节，因为这里是UTF-8编码，如果是UTF-8一个中文对应的是三个字节

这里修改一下代码byte[] bytes = str.getBytes("GBK");设置成GBK编码之后，就会变成两个字节，如果是GBK一个中文对应的是两个字节

如果是英文，就没有编码的概念了，全部对应的是一个字节

2.对称加密

采用单密钥系统的加密方法，同一个密钥可以同时加密和解密，也成单密钥加密。
常见加密算法
- DES
- AES
特点
- 加密速度快，可以加密大文件
- 密文可逆，一旦密钥文件泄露，就会导致数据暴露
- 加密后编码表找不到对应字符，出现乱码
- 一般结合Base64使用

2.1 DES

2.1.1 Cipher加密对象

根据java官方API的描述：该类提供加密和解密的加密密码的功能。它构成了Java加密扩展（JCE）框架的核心。

为了创建一个Cipher对象，应用程序调用Cipher的getInstance方法，并将所请求的转换的名称传递给它。可选地，可以指定提供者的名称。

转换是描述要在给定输入上执行的操作（或操作集）的字符串，以产生一些输出。转换总是包括加密算法的名称（例如， DES），并且可以跟随有反馈模式和填充方案。

转换形式如下：

" 算法/模式/填充"或
" 算法"

（在后一种情况下，使用模式和填充方案的提供者特定的默认值）。例如，以下是有效的转换：

ini 复制代码

Cipher c = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");

我们新建一个Cipher的时候需要调用getInstance函数，里边的参数是"算法/模式/填充"或者仅仅是"算法"。

2.1.2 DES代码示例

加密一段数据，首先需要原文和密钥

ini 复制代码

public class DesDemo {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException {
        String data = "小红爱JAVA";
        String key = "12345678";
        String transformation = "DES";//这里是加密算法
      	String algoritm = "DES";//这里是加密规则，跟加密算法是有区别的，但是这里先理解成是一个东西
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    }
}

这里就得到了一个完整的cipher对象，之后需要对对象进行init，其中有两个参数

行为模式--->ENCRYPT_MODE就是加密，因为cipher对象可以加密也可以解密，所以需要声明这个对象是用来加密的还是解密的
加密规则--->SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algoritm)这里就是new一个加密规则。

String data = "小红爱JAVA"; String key = "12345678"; String transformation = "DES"; String algoritm = "DES"; Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation); SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algoritm);//new一个加密规则 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec);

这里的init用到的就是这个构造方法

我们可以看到SecretKeySpec是实现了SecretKey接口，SecretKey接口继承的Key类，所以本质上还是一个Key.

现在有了一个加密的cipher对象之后，就要执行加密方法了就是doFinal()，需要传入原文的byte[]数组，也会返回一个byte[]数组。
加密后的代码是这个样子

ini 复制代码

public class DesDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String data = "小红爱JAVA";
        String key = "12345678";
        String transformation = "DES";
        String algoritm = "DES";
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algoritm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(data.getBytes());
        System.out.println(new String(bytes));
    }
}

执行结果是乱码，因为ascii中找不到对应的字节编码

之后使用base64继续编码一下

ini 复制代码

public static void main(String[] args) throws Exception {
        String data = "小红爱JAVA";
        String key = "12345678";
        String transformation = "DES";
        String algoritm = "DES";
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algoritm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(data.getBytes());
        byte[] encode = Base64.encodeBase64(bytes);
        System.out.println(new String(encode));
}

注意这里有一个坑是，使用DES加密的时候密钥key必须是8位数，其他位数会报错

加密解密完整代码

ini 复制代码

package com.red.javacodeaudit.encode.DesAes;

import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class DesDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String data = "小红爱JAVA";
        String key = "12345678";
        String transformation = "DES";
        String algoritm = "DES";
      	String encryptData = encryptDes(data,key,transformation,algoritm);
        System.out.println("加密后的数据："+encryptData);
        String finaldata = decryptDes(encryptData,key,transformation,algoritm);
        System.out.println("解密后的数据："+finaldata);
    }

    /**
     *
     * @param encryptData 密文
     * @param key
     * @param transformation
     * @param algoritm
     */

    private static String decryptDes(String encryptData, String key, String transformation, String algoritm) throws Exception{
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algoritm);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKeySpec);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.decode(encryptData));
        return new String(bytes);
    }

    /**
     * 用DES算法加密文本
     * @param data
     * @param key
     * @param transformation
     * @param algoritm
     * @return
     * @throws Exception
     * @throws NoSuchAlgorithmException
     */
    private static String encryptDes(String data, String key, String transformation, String algoritm) throws Exception, NoSuchAlgorithmException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algoritm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(data.getBytes());
        String encode = Base64.encode(bytes);
        return encode;
    }
}

2.2 Base64

base64不是加密算法，是可读性算法。目的不是保护我们的数据，目的是为了 可读性

Base64 由64个字符组成，大写A-Z，小写a-z，数字0-9，两个符号 + 和 / 。其实还有=是填充字符

Base64 编码原理：Base64是3个字节为一组，一个字节是8位，一共就是24位，base64把三个字节，转换为4组，每组6位，一个字节，应该是8位，缺少2位，在高位进行补0，这样做的好处就是，base64取后面6位，前面的两位都是0，不进行计算，可以把base64控制在0-63之间。

在base64中，需要设置一共是3个字节，为一组，如果在输出的时候，不够三个字节，就需要使用=进行补齐

csharp 复制代码

public class Base64Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //这里就一个字符,就需要填充两个等号
        System.out.println(Base64.encode("1".getBytes()));
        System.out.println(Base64.encode("12".getBytes()));
        System.out.println(Base64.encode("123".getBytes()));
        System.out.println(Base64.encode("嘿嘿".getBytes()));
    }
}

2.3 toString()和new String()

首先看一下代码示例

arduino 复制代码

public class Base64Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        String str = "SmF2YUNvZGVBdWRpdA==";
        System.out.println("new String===>"+new String(Base64.decode(str.getBytes())));
        System.out.println("toString=====>"+Base64.decode(str.getBytes()).toString());
    }
}

结果如下，可以看到new String得到的结果是正确的，那么为什么会是new String得到正确的结果呢

其实在调用toString的时候会调用的是Object的toString方法，调用的是hashcode()方法，得到的是一个哈希值

new String方法：是根据参数，参数是一个字节数组，使用JVM虚拟机默认编码格式，会把这个字节数组进行decode，找到对应的字符，如果虚拟机的编码格式，如果是ISO-8859-1，会去找ascii里面的编码进行参照，找到对应的字符。

new String():一般在进行转码的时候，需要使用

toString():做对象打印的时候，或者想得到地址的时候，就使用toString().

2.4 AES

这里跟DES没有区别，就是将代码里的变量改成AES就可以，但是key注意要改成16位的，否则会报错。

2.5 加密模式

2.5.1 ECB（电子密码本）

ECB：把一段文本进行分拆加密，使用同一个key，分别进行加密，然后组合到一起

优点：可以并行处理数据
缺点：同样的原文生成同样的密文，不能很好的保护数据
同时加密，原文是一样的，加密出来的密文也是一样的

2.5.2 CBC（密码块链接）

每个明文块先与前一个密文块进行异或后，再进行加密。在这种方法中，每个密文块都依赖于它前面的所有明文块。这里存在一个IV向量来加密原文

优点：安全系数很高，同样的原文产生的密文是不同的
缺点：串行处理数据，加密速度很慢

2.6 填充模式

当需要按照块处理的数据，数据长度不符合块处理需求时，按照一定的方法填充满块长的规则

2.6.1 NoPadding

不填充
在DES算法中，要求原文长度必须是8byte的整数倍
在AES算法中，要求原文长度必须是16byte的整数倍

2.6.2 PKCS5Padding

数据块的大小为8位，不够就补齐

TIPS：

如果没有设置加密模式和填充模式就默认使用ECB/PKCS5Padding模式

代码示例

这里看到单纯的使用DES加密的结果是OaaGdLrz6BRTP49DWl2Q6w==

更换到DES/ECB/PKCS5Padding加密模式和填充模式的时候，密文还是没有变化，说明默认就是这个加密模式和填充模式
现在来看CBC加密模式，仅仅更换加密模式的话会产生错误，因为我们知道CBC加密是需要一个IV向量的。
new IvParameterSpec(key.getBytes());得到一个iv，参数就是key的字节数组，然后在cipher.init的时候加入iv，同样解密的方法里也需要一个iv

ini 复制代码

IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec,iv);



private static String encryptDes(String data, String key, String transformation, String algoritm) throws Exception, NoSuchAlgorithmException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algoritm);
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec,iv);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(data.getBytes());
        String encode = Base64.encode(bytes);
        return encode;
}

可以看到就不会报错了

3.消息摘要

消息摘要又称数字摘要
它是一个唯一对应一个消息或文本的固定长度的值，由一个单向的Hash加密函数对消息进行作用而产生
使用数字摘要生成的值是不可篡改的， 为了保证文件或者值的安全性

消息摘要算法是不可逆的，常见的算法有

diff 复制代码

- MD5
- SHA1
- SHA256
- SHA512

使用的是MessageDigest，使用getInstace()方法传入参数algorithm表示加密类型

ini 复制代码

MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA");

得到一个digest对象之后就能调用其digest方法，该方法的参数就是原文的字节数组

ini 复制代码

public class digestDemo {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        String input = "java";
        String algorithm = "MD5";
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
        byte[] bytes = digest.digest(input.getBytes());
        System.out.println(Base64.encode(bytes));
    }
}

写一个直接生成MD5值的demo

ini 复制代码

public class digestDemo {
   public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
       String input = "aa";
       String algorithm = "MD5";
       MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
       byte[] mdcryptData = digest.digest(input.getBytes());
       StringBuilder sb = new StringBuilder();
       for (byte b : mdcryptData) {
           String s = Integer.toHexString(b & 0xff);//将加密的byte数组转换成16进制的代码，返回String字符串
           if(s.length()==1){
               s = "0"+s;//对单个的字符高位进行补0，否则会出现问题
           }
           sb.append(s);
       }
       System.out.println(sb.toString()); 
   }
}

完整案例

ini 复制代码

package com.red.javacodeaudit.encrypt.digest;


import com.sun.org.apache.xerces.internal.impl.dv.util.HexBin;

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class digestDemo {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        String input = "java";
        String algorithm = "MD5";
        String digest = getDigest(input, algorithm);
        System.out.println(digest);
        String sha1 = getDigest(input, "SHA-1");
        System.out.println(sha1);
        String sha256 = getDigest(input, "SHA-256");
        System.out.println(sha256);
        String sha512 = getDigest(input, "SHA-512");
        System.out.println(sha512);

    }
    private static String getDigest(String input,String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
        byte[] cryptData = digest.digest(input.getBytes());
        String encode = HexBin.encode(cryptData);
        return encode;
    }
}

这里分别是各种加密算法加密出来的数据。

4.非对称加密

简介：

1.非对称加密，又叫现在加密算法

2.必须要有两个密钥，一个公钥，一个私钥

3.公钥和私钥是一对，我们叫做密钥对

4.如果使用公钥加密，必须使用私钥解密

5.如果使用私钥加密，必须使用公钥解密

常见的非对劲加密算法

4.1 RSA

4.1.1 获取公钥私钥

我们知道非对劲加密有一个密钥对，需要生成一对密钥，就先要拿到密钥对生成器，也就是KeyPairGenerator.

对于KeyPairGenerator，API中是这么说的：KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对。密钥对生成器使用getInstance工厂方法（返回给定类的实例的静态方法）构造。

通过getInstace(algorithm)方法生成一个密钥对生成器，这里algorithm是我们自己定义的RSA算法

KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);

得到了keyPairGenerator对象是生成器，来生成密钥对，调用keyPairGenerator.generateKeyPair();方法来获取到密钥对keyPair
然后得到密钥对之后，我们就可以调用getPrivate和getPublic方法来获取到私钥和公钥了，获取到的公钥和私钥有getEncoded()方法可以将其转换成byte[]数组之后进行Base64编码显示。

ini 复制代码

public static void main(String[] args) throws Exception{
        String algorithm = "RSA";
        //获取到密钥对
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        System.out.println(Base64.encode(privateKey.getEncoded()));
        System.out.println(Base64.encode(publicKey.getEncoded()));
}

4.1.2 使用私钥加密数据

Java中只要是想加密，就需要创建加密对象也就是Cipher对象，现在就需要先getInstance一个cipher.之后的步骤跟前面类似

ini 复制代码

Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,privateKey);
byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
System.out.println(Base64.encode(bytes));

这里就是最后得到的密文数据

4.1.3 使用公钥解密数据

非对称算法，私钥加密数据，必须使用公钥解密，否则会报错，有兴趣的朋友就自己动手试试了.

跟其他的解密一样，key设置为publicKey即可

ini 复制代码

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,publicKey);
byte[] bytes1 = cipher.doFinal(bytes);
System.out.println(new String(bytes1));

4.1.4 保存公钥和私钥

我们一直生成公钥和私钥就很不方便，所以一般是将公钥和私钥给保存下来

java 复制代码

package com.red.javacodeaudit.encrypt.RSA;


import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.security.*;

public class RSADemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        String input = "Red256's Java";
        String algorithm = "RSA";
        String publicKeyFile = "a.pub";
        String privateKeyFile = "a.pri";
        generatorKeyFile(algorithm,publicKeyFile,privateKeyFile);

}
    private static void generatorKeyFile(String algorithm,String pubFile,String priFile) throws NoSuchAlgorithmException, IOException {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        String privatekeyString = Base64.encode(privateKey.getEncoded());
        String publickeyString = Base64.encode(publicKey.getEncoded());
      //这里commins-IO的包中的方法
        FileUtils.writeStringToFile(new File(pubFile),publickeyString, Charset.forName("UTF-8"));
        FileUtils.writeStringToFile(new File(priFile),privatekeyString,Charset.forName("UTF-8"));
    }
}

成功的生成了公钥和私钥文件

4.1.5 抽取出加密解密方法

这里就是把都在main方法中的代码，封装成独立的方法了，没有什么值得说的。

ini 复制代码

package com.red.javacodeaudit.encrypt.RSA;


import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.security.*;

public class RSADemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        String input = "Red256's Java";
        String algorithm = "RSA";
        String publicKeyFile = "a.pub";
        String privateKeyFile = "a.pri";
//        generatorKeyFile(algorithm,publicKeyFile,privateKeyFile);

        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        String s = encryptRSA(algorithm, privateKey, input);
        System.out.println(s);
        String s1 = decryptRSA(algorithm, publicKey, s);
        System.out.println(s1);

    }

    /**
     *
     * @param algorithm     加密规则
     * @param publicKey     公钥
     * @param encrypted     密文
     * @return
     */
    private static String decryptRSA(String algorithm,Key publicKey,String encrypted) throws Exception{
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(2,publicKey);
        byte[] decode = Base64.decode(encrypted);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(decode);
        return new String(bytes);
    }
    /**
     *
     * @param algorithm     加密规则
     * @param privateKey    私钥
     * @param input         原文
     * @return
     */
    private static String encryptRSA(String algorithm,Key privateKey,String input) throws NoSuchPaddingException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,privateKey);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        String encode = Base64.encode(bytes);
        return encode;
    }
    private static void generatorKeyFile(String algorithm,String pubFile,String priFile) throws NoSuchAlgorithmException, IOException {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        String privateKeyString = Base64.encode(privateKey.getEncoded());
        String publicKeyString = Base64.encode(publicKey.getEncoded());
        FileUtils.writeStringToFile(new File(pubFile),privateKeyString, Charset.forName("UTF-8"));
        FileUtils.writeStringToFile(new File(priFile),publicKeyString,Charset.forName("UTF-8"));
    }
}

4.1.6 读取公钥私钥

写一个方法，读取出来文件中的内容，给私钥编码的规则是PKCS8EncodedKeySpec，官方API的介绍。

给公钥进行编码的规则是X509EncodedKeySpec，这里记住就好，下面是官方API的介绍

ini 复制代码

psvm(){
  String input = "Red256's Java";
        String algorithm = "RSA";
        String publicKeyFile = "a.pub";
        String privateKeyFile = "a.pri";
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(privateKeyFile,algorithm);
  			PublicKey publicKey = getPublicKey(publicKeyFile,algorithm);
}
/**
     * 文件中读取私钥
     * @param privateKeyFile 私钥文件
     * @return
     * @throws IOException
     */
private static PrivateKey getPrivateKey(String privateKeyFile,String algorithm) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, Base64DecodingException, InvalidKeySpecException {
        String privateKey = FileUtils.readFileToString(new File(privateKeyFile), Charset.defaultCharset());
  			//新建一个key工厂来生成key
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
  			//生成key的时候需要传入一个KeySpec规则，RSA私钥对应的就是PKCS8EncodedKeySpec这个规则
        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKey));
        return keyFactory.generatePrivate(keySpec);
}

 private static PublicKey getPublicKey(String publicKeyFile, String algorithm) throws Exception {
        String publicKeyString = FileUtils.readFileToString(new File(publicKeyFile), Charset.defaultCharset());
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicKeyString));
        PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
        return publicKey;
}

4.2 数字签名

数字签名：公钥数字签名，只有信息的发送者，才能产生别人无法伪造的一段数字串，类似于写在纸上的普通物理签名

阮一峰老师图解数字签名，讲解的毁更加的详细。

4.2.1 代码生成数字签名

使用Java生成数字签名的时候，会用到Signature这个类，Java的API是这么对它解释的。而且签名算法跟加密算法还是有区别的常见的签名算法是sha256withrsa
根据API中的描述，给得到一个私钥的数字签名分为三步

初始化 --->getInstance这里的参数就是算法，常见的就是sha256withrsa--->initSign初始化的时候需要传入一个私钥
更新---->update(input.getBytes)，更新原文数据转换成字节数组更新到其中

签名--->sign方法，进行签名，返回字节数组。

public class SignatureDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { String a = "123"; String priPath = "a.pri"; String algorithm = "RSA"; PrivateKey privateKey = RSADemo.getPrivateKey(priPath, algorithm);

ini 复制代码

    getSignature(a,"sha256withrsa",privateKey);
}

private static String getSignature(String input, String algorithm, PrivateKey privateKey) throws Exception {
    Signature signature = Signature.getInstance(algorithm);
    signature.initSign(privateKey);
    signature.update(input.getBytes());
    byte[] sign = signature.sign();
    return Base64.encode(sign);
}

}

运行结果如下，把得到的签名文件打印出来了。

4.2.2 校验数字签名

scss 复制代码

psvm(){
 boolean b = verifySignature(a, "sha256withrsa", publicKey, signpriKey);
 System.out.println(b);
}
private static boolean verifySignature(String input, String algorithm, PublicKey publicKey, String signpriKey) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException, Base64DecodingException {
       Signature signature = Signature.getInstance(algorithm);
       signature.initVerify(publicKey);//这里是初始化校验
       signature.update(input.getBytes());
       return signature.verify(Base64.decode(signpriKey));
}

用私钥加密的数字签名，就要公钥来解密，于是校验的算法里传入的是公钥，跟私钥加密不同的地方在于initVerify是初始化校验，而不是签名的时候的initSign()方法，这里参数传入的是publicKey也就是公钥。并且校验方法比签名方法多了参数就是，密文参数，需要得到原文和密文才可以进行校验。

运行结果如下，判断是一致的签名。Github链接

Java加密算法

1.基础知识

1.1密码学的历史

1.1.1古典密码学

1.1.2近代密码学

1.1.3现代密码学

1.2 ASCII编码

maven依赖

JavaDemo

charDemo

StringDemo

凯撒加密

CaesarDemo

凯撒解密

完整Demo代码

1.3 频率分析法

1.4 byte和bit的关系

代码示例

1.5 中文英文对应的字节

2.对称加密

2.1 DES

2.1.1 Cipher加密对象

2.1.2 DES代码示例

加密解密完整代码

2.2 Base64

2.3 toString()和new String()

2.4 AES

2.5 加密模式

2.5.1 ECB（电子密码本）

2.5.2 CBC（密码块链接）

2.6 填充模式

2.6.1 NoPadding

2.6.2 PKCS5Padding

代码示例

3.消息摘要

完整案例

4.非对称加密

4.1 RSA

4.1.1 获取公钥私钥

4.1.2 使用私钥加密数据

4.1.3 使用公钥解密数据

4.1.4 保存公钥和私钥

4.1.5 抽取出加密解密方法

4.1.6 读取公钥私钥

4.2 数字签名

4.2.1 代码生成数字签名

4.2.2 校验数字签名