Java加密解密和数字签名完整代码示例

常见的加密算法

基本的单向加密算法：

BASE64严格地说，属于编码格式，而非加密算法
MD5(MessageDigestalgorithm5，信息摘要算法)
SHA(SecureHashAlgorithm，安全散列算法)
HMAC(HashMessageAuthenticationCode，散列消息鉴别码)

复杂的对称加密（DES、PBE）、非对称加密算法：

DES(DataEncryptionStandard，数据加密算法)
PBE(Password-basedencryption，基于密码验证)
RSA(算法的名字以发明者的名字命名：RonRivest,AdiShamir和LeonardAdleman)
DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议)
DSA(DigitalSignatureAlgorithm，数字签名)
ECC(EllipticCurvesCryptography，椭圆曲线密码编码学)

数字签名

算法简述

数字签名算法可以看做是一种带有密钥的消息摘要算法，并且这种密钥包含了公钥和私钥。也就是说，数字签名算法是非对称加密算法和消息摘要算法的结合体。

特点

数字签名算法要求能够验证数据完整性、认证数据来源，并起到抗否认的作用。

原理

数字签名算法包含签名和验证两项操作，遵循私钥签名，公钥验证的方式。

签名时要使用私钥和待签名数据，验证时则需要公钥、签名值和待签名数据，其核心算法主要是消息摘要算法。

1. 消息摘要

String beforeDegist = "asdf";
System.out.println("摘要前:"+beforeDegist);
//初始信息要转换成字节流的形式
byte[] plainText = beforeDegist.getBytes("UTF8");
//使用getInstance("算法")来获得消息摘要,这里使用SHA-1的160位算法或者MD5算法
geDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
System.out.println("/n" + messageDigest.getProvider().getInfo());
//开始使用算法
messageDigest.update(plainText);
//输出算法运算结果
String afterDegist = new String(messageDigest.digest(),"UTF8");
System.out.println("摘要后:"+afterDegist);  

2. 私钥加密

 /**
  * 此例子是对一个字符串信息，用一个私钥(key)加密，然后在用该私钥解密，验证是否一致
  * 私钥加密，是对称加密
  * 使用对称算法。比如：A用一个密钥对一个文件加密，而B读取这个文件的话，则需要和A一样的密钥，双方共享一
  * 个私钥（而在web环境下，私钥在传递时容易被侦听）
  *
  * 附：主要对称算法有：DES（实际密钥只用到56 位）
  * AES（支持三种密钥长度：128、192、256位），通常首先128位，其他的还有DESede等
  */
<span style="white-space: pre; ">  </span>String before = "asdf";
    byte[] plainText = before.getBytes("UTF8");
    // STEP 1. 

System.out.println("Start generate AES key.");
//得到一个使用AES算法的KeyGenerator的实例
KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
//定义密钥长度128位
keyGen.init(128);
//通过KeyGenerator产生一个key（密钥算法刚才已定义，为AES）
Key key = keyGen.generateKey();
System.out.println("Finish generating AES key="+key);

//STEP 2.

    //获得一个私钥加密类Cipher，定义Cipher的基本信息：ECB是加密方式，PKCS5Padding是填充方法
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
//System.out.println("/n" + cipher.getProvider().getInfo());  

//STEP 3.

// 使用私钥加密
System.out.println("/n用私钥加密...");
// 把刚才生成的key当作参数，初始化使用刚才获得的私钥加密类，Cipher.ENCRYPT_MODE意思是加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
//私钥加密类Cipher进行加密，加密后返回一个字节流byte[]
byte[] cipherText = cipher.doFinal(plainText);
//以UTF8格式把字节流转化为String
String after1 = new String(cipherText, "UTF8");
System.out.println("用私钥加密完成："+after1);

// STEP 4.

[java] view plain copy
//使用私钥对刚才加密的信息进行解密，看看是否一致，Cipher.DECRYPT_MODE意思是解密钥
System.out.println("/n用私钥解密...");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
//对刚才私钥加密的字节流进行解密，解密后返回一个字节流byte[]
byte[] newPlainText = cipher.doFinal(cipherText);
String after2 = new String(newPlainText, "UTF8");
System.out.println("用私钥解密完成："+after2);

3. 公钥加密

String before = "asdf";
byte[] plainText = before.getBytes("UTF8");
//产生一个RSA密钥生成器KeyPairGenerator(顾名思义：一对钥匙生成器)
KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
//定义密钥长度1024位
keyGen.initialize(1024);
//通过KeyPairGenerator产生密钥,注意：这里的key是一对钥匙！！
KeyPair key = keyGen.generateKeyPair();
//获得一个RSA的Cipher类，使用公钥加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
//System.out.println("/n" + cipher.getProvider().getInfo());
System.out.println("/n用公钥加密...");
//Cipher.ENCRYPT_MODE意思是加密，从一对钥匙中得到公钥 key.getPublic()
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key.getPublic());
//用公钥进行加密，返回一个字节流
byte[] cipherText = cipher.doFinal(plainText);
//以UTF8格式把字节流转化为String
String after1 = new String(cipherText, "UTF8");
System.out.println("用公钥加密完成："+after1);
//使用私钥解密
System.out.println("/n用私钥解密...");
//Cipher.DECRYPT_MODE意思是解密模式，从一对钥匙中得到私钥 key.getPrivate()
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key.getPrivate());
//用私钥进行解密，返回一个字节流
byte[] newPlainText = cipher.doFinal(cipherText);
String after2 = new String(newPlainText, "UTF8");
System.out.println("用私钥解密完成："+after2);

4. 数字签名

/**
 * 此例子是数字签名的例子，使用RSA私钥对消息摘要（这里指的是原始数据）进行签名，然后使用公钥验证签名
 *
 * A通过使用B的公钥加密数据后发给B，B利用B的私钥解密就得到了需要的数据（进过B公钥加密的数据只有B的私钥能够
 * 解开，C没有B的私钥，所以C解不开，但C可以使用B的公钥加密一份数据发给B，这样一来，问题来了，B收到的数据到
 * 底是A发过来的还是C发过来的呢）
 * 由于私钥是唯一的，那么A就可以利用A自己的私钥进行加密，然后B再利用A的公钥来解密，就可以确定：一定是A的消
 * 息，数字签名的原理就基于此
 *
 * 总结：A想将目标数据传给B，此时A需要准备1和2两部分
 * 1：A使用B的公钥将原始信息加密，以起到保密作用（只有B的私钥能解开，其他人使用其他钥匙都解不开，当然就保密咯）
 * 2：A使用A的私钥将原始信息的摘要进行签名，以起到接收方B确定是A发过来的作用（A用A的私钥对目标数据的摘要进行签
 * 名，然后传给B,同时，C用C的私钥对任意信息进行签名也传给B，B想接受的是A的数据（比如说一个转帐请求），于是B
 * 就通过A的公钥对接受到的两个信息进行解密，解开的就是A（A的公钥能且只能解开A的私钥加密的数据））
 */
String before = "asdf";
byte[] plainText = before.getBytes("UTF8");
//形成RSA公钥对
KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyGen.initialize(1024);
KeyPair key = keyGen.generateKeyPair();
//使用私钥签名**********************************************************
Signature sig = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");
sig.initSign(key.getPrivate());
//sig对象得到私钥
//签名对象得到原始数据
sig.update(plainText);
//sig对象得到原始数据(现实中用的是原始数据的摘要，摘要的是单向的，即摘要算法后无法解密)
byte[] signature = sig.sign();
//sig对象用私钥对原始数据进行签名，签名后得到签名signature
em.out.println(sig.getProvider().getInfo());
String after1 = new String(signature, "UTF8");
System.out.println("/n用私钥签名后:"+after1);
//使用公钥验证
sig.initVerify(key.getPublic());
//sig对象得到公钥
//签名对象得到原始信息
sig.update(plainText);
//sig对象得到原始数据(现实中是摘要)
try {
	if (sig.verify(signature)) {
		//sig对象用公钥解密签名signature得到原始数据(即摘要)，一致则true
		System.out.println("签名验证正确！！"+new String(plainText, "UTF8"));
	} else {
		System.out.println("签名验证失败！！");
	}
}
catch (SignatureException e) {
	System.out.println("签名验证失败！！");
}

5. 数字证书

/**
 * 此例是对“数字证书”文件的操作
  * java平台（在机器上安装jdk）为你提供了密钥库(证书库)，cmd下提供了keytool命令就可以创建证书库
  *
  * 在运行此例前：
  * 在c盘目录下创建一个证书，指定证书库为BocsoftKeyLib，创建别名为TestCertification的一条证书，它指定用
  * RSA 算法生成，且指定密钥长度为1024，证书有效期为1年
  * 导出证书文件为TC.cer已存于本地磁盘C:/
  * 密码是qazzaq
  */
try {
	//前提：将证书库中的一条证书导出到证书文件(我写的例子里证书文件叫TC.cer)
	//从证书文件TC.cer里读取证书信息
	CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
	FileInputStream in = new FileInputStream("C:/TC.cer");
	//将文件以文件流的形式读入证书类Certificate中
	Certificate c = cf.generateCertificate(in);
	System.err.println("转换成String后的证书信息："+c.toString());
	*/
	    //或者不用上面代码的方法，直接从证书库中读取证书信息，和上面的结果一摸一样
	String pass="qazzaq";
	FileInputStream in2=new FileInputStream("C:/BocsoftKeyLib");
	KeyStore ks=KeyStore.getInstance("JKS");
	ks.load(in2,pass.toCharArray());
	String alias = "TestCertification";
	//alias为条目的别名
	Certificate c=ks.getCertificate(alias);
	System.err.println("转换成String后的证书信息："+c.toString());
	//获取获取X509Certificate类型的对象，这是证书类获取Certificate的子类，实现了更多方法
	X509Certificate t=(X509Certificate)c;
	//从信息中提取需要信息
	System.out.println("版本号:"+t.getVersion());
	System.out.println("序列号:"+t.getSerialNumber().toString(16));
	System.out.println("主体名："+t.getSubjectDN());
	System.out.println("签发者："+t.getIssuerDN());
	System.out.println("有效期："+t.getNotBefore());
	System.out.println("签名算法："+t.getSigAlgName());
	byte [] sig=t.getSignature();
	//签名值
	PublicKey pk = t.getPublicKey();
	byte [] pkenc=pk.getEncoded();
	System.out.println("公钥：");
	for (int i=0;i<pkenc.length;i++){
		System.out.print(pkenc[i]+",");
	}
	System.err.println();
	//证书的日期有效性检查，颁发的证书都有一个有效性的日期区间
	Date TimeNow=new Date();
	t.checkValidity(TimeNow);
	System.out.println("证书的日期有效性检查:有效的证书日期！");
	//验证证书签名的有效性，通过数字证书认证中心(CA)机构颁布给客户的CA证书，比如：caroot.crt文件
	//我手里没有CA颁给我的证书，所以下面代码执行不了
	/*FileInputStream in3=new FileInputStream("caroot.crt");
    //获取CA证书
    Certificate cac = cf.generateCertificate(in3);
    //获取CA的公钥
    PublicKey pbk=cac.getPublicKey();
    //c为本地证书，也就是待检验的证书，用CA的公钥校验数字证书c的有效性
    c.verify(pbk);
  } catch(CertificateExpiredException e){//证书的日期有效性检查:过期
    System.out.println("证书的日期有效性检查:过期");
  } catch(CertificateNotYetValidException e){ //证书的日期有效性检查:尚未生效
    System.out.println("证书的日期有效性检查:尚未生效");
  } catch (CertificateException ce) {
    ce.printStackTrace();
  } catch (FileNotFoundException fe) {
    fe.printStackTrace();
  } /*catch (IOException ioe){
  } catch (KeyStoreException kse){
  }*/
	catch (Exception e){
		e.printStackTrace();
	}
}

总结

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