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手敲代码实现对称加密

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编程思维
发布2023-08-21 14:10:44
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发布2023-08-21 14:10:44
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文章被收录于专栏:程序员面试小技巧

手敲代码实现对称加密

对称加密算法是最常见的加密技术

使用相同的密钥进行加密和解密

效率很高

常见的对称加密算法

DES 是一种早期的对称加密算法

DES使用56位密钥对数据进行加密和解密

安全性相对较低

因为已经存在了破解DES的方法

3DES 对DES进行了改进

使用了三个56位的密钥对数据进行加密和解密

虽然3DES比DES更安全

但仍然存在被破解的风险

AES 是目前最常用的对称加密算法之一

使用128位、192位或256位密钥对

它的安全性非常高

目前还没有被成功破解

AES的方式

包括ECB模式、CBC模式、CFB模式

复杂程度依次递增

相对而言ECB安全程度较低

只适合于短数据的加密

而CBC和CFB更加安全

但是ECB的有点是速度最快

手写AES加密算法

代码语言:javascript
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import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
import java.util.Random;

public class AESExample {

    /** 加密模式之 ECB,算法/模式/补码方式 */
    private static final String AES_ECB = "AES/ECB/PKCS5Padding";

    /** 加密模式之 CBC,算法/模式/补码方式 */
    private static final String AES_CBC = "AES/CBC/PKCS5Padding";

    /** 加密模式之 CFB,算法/模式/补码方式 */
    private static final String AES_CFB = "AES/CFB/PKCS5Padding";

    /** AES 中的 IV 必须是 16 字节(128位)长 */
    private static final Integer IV_LENGTH = 16;

    /***
     * <h2>空校验</h2>
     * @param str 需要判断的值
     */
    public static boolean isEmpty(Object str) {
        return null == str || "".equals(str);
    }

    /***
     * <h2>String 转 byte</h2>
     * @param str 需要转换的字符串
     */
    public static byte[] getBytes(String str){
        if (isEmpty(str)) {
            return null;
        }

        try {
            return str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    /***
     * <h2>初始化向量(IV),它是一个随机生成的字节数组,用于增加加密和解密的安全性</h2>
     */
    public static String getIV(){
        String str = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
        Random random = new Random();
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for(int i = 0 ; i < IV_LENGTH ; i++){
            int number = random.nextInt(str.length());
            sb.append(str.charAt(number));
        }
        return sb.toString();
    }

    /***
     * <h2>获取一个 AES 密钥规范</h2>
     */
    public static SecretKeySpec getSecretKeySpec(String key){
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(getBytes(key), "AES");
        return secretKeySpec;
    }

    /**
     * <h2>加密 - 模式 ECB</h2>
     * @param text 需要加密的文本内容
     * @param key 加密的密钥 key
     * */
    public static String encrypt(String text, String key){
        if (isEmpty(text) || isEmpty(key)) {
            return null;
        }

        try {
            // 创建AES加密器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_ECB);

            SecretKeySpec secretKeySpec = getSecretKeySpec(key);

            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);

            // 加密字节数组
            byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(getBytes(text));

            // 将密文转换为 Base64 编码字符串
            return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    /**
     * <h2>解密 - 模式 ECB</h2>
     * @param text 需要解密的文本内容
     * @param key 解密的密钥 key
     * */
    public static String decrypt(String text, String key){
        if (isEmpty(text) || isEmpty(key)) {
            return null;
        }

        // 将密文转换为16字节的字节数组
        byte[] textBytes = Base64.getDecoder().decode(text);

        try {
            // 创建AES加密器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_ECB);

            SecretKeySpec secretKeySpec = getSecretKeySpec(key);

            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);

            // 解密字节数组
            byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(textBytes);

            // 将明文转换为字符串
            return new String(decryptedBytes, StandardCharsets.UTF_8);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    /**
     * <h2>加密 - 自定义加密模式</h2>
     * @param text 需要加密的文本内容
     * @param key 加密的密钥 key
     * @param iv 初始化向量
     * @param mode 加密模式
     * */
    public static String encrypt(String text, String key, String iv, String mode){
        if (isEmpty(text) || isEmpty(key) || isEmpty(iv)) {
            return null;
        }

        try {
            // 创建AES加密器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(mode);

            SecretKeySpec secretKeySpec = getSecretKeySpec(key);

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

            // 加密字节数组
            byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(getBytes(text));

            // 将密文转换为 Base64 编码字符串
            return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    /**
     * <h2>解密 - 自定义加密模式</h2>
     * @param text 需要解密的文本内容
     * @param key 解密的密钥 key
     * @param iv 初始化向量
     * @param mode 加密模式
     * */
    public static String decrypt(String text, String key, String iv, String mode){
        if (isEmpty(text) || isEmpty(key) || isEmpty(iv)) {
            return null;
        }

        // 将密文转换为16字节的字节数组
        byte[] textBytes = Base64.getDecoder().decode(text);

        try {
            // 创建AES加密器
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(mode);

            SecretKeySpec secretKeySpec = getSecretKeySpec(key);

            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec, new IvParameterSpec(getBytes(iv)));

            // 解密字节数组
            byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(textBytes);

            // 将明文转换为字符串
            return new String(decryptedBytes, StandardCharsets.UTF_8);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

这样就实现了一个AES的加密类

可以调用encrypt加密

以及使用decrypt解密

觉得有用可以常来看看我的文章

让大家共同进步

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