【0】README 1）本文文字描述轉(zhuǎn)自 core java volume 2，旨在學習?java安全——加密 的基礎知識； 2）java?安全性的第二個重要方面是加密。 3）認證對于代碼簽名已足夠了-沒必要將代碼隱藏起來。但是，當applet或者應用程序傳輸機密信息時，比如信用卡號碼和其他個人數(shù)據(jù)等，就有必要進行加密了。（干貨——加密的應用背景）

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【1】對稱密碼（加密和解密都使用相同的密鑰） （干貨——對稱密碼定義：加密和解密都使用相同的密鑰） 1）Cipher類：?該類是所有加密算法的超類。

（cipher—— ????-?n. 密碼；暗號；零 ????-?vi. 使用密碼；計算；做算術 ????-?vt. 計算；做算術；將…譯成密碼 ）

1.1）獲取密碼對象：通過調(diào)用下面的getInstance方法可以獲得一個密碼對象： Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithName);

1.２）獲取密碼對象：或者調(diào)用下面這個方法：

Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithName, providerName);

２）SunJCE：JDK中是由名為"SunJCE"的提供商提供密碼，如果沒有指定其他提供商，則會默認該提供商。

３）算法名稱：是一個字符串，比如"AES" 或者 "DES/CBC/PKCS5Padding"。 3.1）DES（data encoding standard）：?即數(shù)據(jù)加密標準，是一個密鑰長度為56位的古老的分組密碼。 3.2）AES（advanced encoding standard）：?更好的選擇是采用它的后續(xù)版本，即高級加密標準——AES；（干貨——高級加密標準——AES） 4）獲得一個密碼對象后，? step1）就可以通過設置模式和密鑰來對它初始化。 int mode = . . .; Key key = . . .; cipher.init(mode, key);Attention） A1）模式有以下幾種：
Cipher.ENCRYPT_MODE Cipher.DECRYPT_MODE Cipher.WRAP_MODE Cipher.UNWRAP_MODEA2）wrap 和 unwrap模式用一個密鑰對另一個密鑰進行加密； step2）反復調(diào)用update方法來對數(shù)據(jù)塊進行加密。

step3）?完成上述操作后，還必須調(diào)用一次doFinal方法。

step3.1）如果有最后一個輸入數(shù)據(jù)塊（其字節(jié)數(shù)小于blockSize），那么就要調(diào)用：

outBytes = cipher.doFinal(inBytes, 0, inLength);

step3.2）如果所有的輸入數(shù)據(jù)都已經(jīng)加密，則用下面的方法調(diào)用來代替：

outBytes = cipher.doFinal();Attention）對doFinal的調(diào)用是必要的，以便對最后的塊進行"填充"。

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【2】密鑰生成（吧密鑰看做一個數(shù)學函數(shù)） 1）生成密鑰的steps step1）??為加密算法獲取KeyGenerator。

step2）?用隨機源來初始化密鑰發(fā)生器。如果密碼塊的長度是可變的，還需要指定期望的密碼塊長度。

step3）?調(diào)用generateKey方法。

2）看個荔枝：下面是如何生成AES密鑰的方法

keyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance("AES"); SecureRandom random = new SecureRandom(); keygen.init(random); Key key = keygen.generateKey(); 2.1）或者，可以從一組固定的原始數(shù)據(jù)（也許是由口令或者隨機擊鍵產(chǎn)生的）來生成一個密鑰，這時可以使用如下的SecretKeyFactory：（干貨——引入SecretKeyFactory） SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("AES"); byte[] keyData = . . .; // 16 bytes for AES SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyData, "AES"); Key key = keyFactory.generateSecret(keySpec);

3）problem+solution：

3.1）problem：?如果要生成密鑰，必須使用"真正的隨機"數(shù)。例如，在Random類中的常規(guī)的隨機數(shù)發(fā)生器，是根據(jù)當前的日期和時間來產(chǎn)生隨機數(shù)的，因此它不夠隨機。例如，假設計算機時鐘可以精確到1/10秒，那么，每天最多存在864,000個種子。如果攻擊者知道發(fā)布密鑰的日期（通?？梢杂山刂谷掌谕扑愠鰜?#xff09;，那么就可以很容易地生成那一天所有可能的種子。

3.2）solution：　SecureRandom類產(chǎn)生的隨機數(shù)，遠比由Random類產(chǎn)生的那些數(shù)字安全得多。一旦你在字節(jié)數(shù)組中收集到隨機位后，就可以將它傳遞給setSeed方法。（干貨-SecureRandom類產(chǎn)生的隨機數(shù)，遠比由Random類產(chǎn)生的那些數(shù)字安全得多。）?

SecureRandom secrand = new SecureRandom(); byte[] b = new byte[20]; // fill with truly random bits secrand.setSeed(b);Attention）?如果沒有為隨機數(shù)發(fā)生器提供種子，那么它將通過啟動線程，使它們睡眠，然后測量它們被喚醒的準確時間，來計算自己的20個字節(jié)的種子。
4）代碼列表： package com.corejava.chapter9.cryption;import java.io.*; import java.security.*; import javax.crypto.*;public class AESTest {public static void main(String[] args) throws IOException, GeneralSecurityException, ClassNotFoundException{if (args[0].equals("-genkey")) // 產(chǎn)生密鑰{// 獲取密鑰生成器KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");// 創(chuàng)建隨機源SecureRandom random = new SecureRandom();// 用隨機源來初始化密鑰發(fā)生器keygen.init(random);// 生成密鑰SecretKey key = keygen.generateKey();try (ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(args[1]))){out.writeObject(key); // 寫出密鑰到文件}}else // 加密或者解密{int mode;// 加密（解密）模式if (args[0].equals("-encrypt")) mode = Cipher.ENCRYPT_MODE;else mode = Cipher.DECRYPT_MODE;// 帶資源的try 語句, args[3]==secret.keytry (ObjectInputStream keyIn = new ObjectInputStream(new FileInputStream(args[3]));InputStream in = new FileInputStream(args[1]);OutputStream out = new FileOutputStream(args[2])){Key key = (Key) keyIn.readObject();Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");cipher.init(mode, key); // 設置模式和密鑰對其初始化Util.crypt(in, out, cipher);}}} } package com.corejava.chapter9.cryption;import java.io.*; import java.security.*; import javax.crypto.*;public class Util {public static void crypt(InputStream in, OutputStream out, Cipher cipher) throws IOException,GeneralSecurityException{int blockSize = cipher.getBlockSize();int outputSize = cipher.getOutputSize(blockSize);byte[] inBytes = new byte[blockSize];byte[] outBytes = new byte[outputSize];int inLength = 0;boolean more = true;while (more){// inBytes 就是一個緩沖區(qū)inLength = in.read(inBytes);if (inLength == blockSize){// 只要輸入數(shù)據(jù)塊具有全長度（長度能夠被8整除）： 就要調(diào)用update方法； int outLength = cipher.update(inBytes, 0, blockSize, outBytes);out.write(outBytes, 0, outLength);}else more = false;}// 而如果輸入數(shù)據(jù)塊不具有全長度（長度不能被8整除，此時需要填充）: 就要調(diào)用 doFinal 方法；if (inLength > 0) outBytes = cipher.doFinal(inBytes, 0, inLength);elseoutBytes = cipher.doFinal();out.write(outBytes);} } 5）看個荔枝：

5.1）請按照如下 steps 使用上述程序：

step1）首先生成一個密鑰，運行如下命令行：

java AESTest -genkey secret.key

step2）密鑰就被保存在secret.key文件中了。現(xiàn)在可以用如下命令進行加密：

java AESTest -encrypt plaintextFile encryptedFile secret.key

step3）用如下命令進行解密：

java AESTest -decrypt encryptedFile decryptedFile secret.key E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>javac com/corejava/chapter9/cryption/AES Test.java E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>java com.corejava.chapter9.cryption.AEST est -genkey com/corejava/chapter9/cryption/secret.key E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>java com.corejava.chapter9.cryption.AEST est -encrypt com/corejava/chapter9/cryption/input.txt com/corejava/chapter9/cryption/output.txt com/ corejava/chapter9/cryption/secret.key E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>java com.corejava.chapter9.cryption.AEST est -encrypt com/corejava/chapter9/cryption/input.txt com/corejava/chapter9/cryption/encrypted.txt c om/corejava/chapter9/cryption/secret.key E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>java com.corejava.chapter9.cryption.AEST est -decrypt com/corejava/chapter9/cryption/encrypted.txt com/corejava/chapter9/cryption/decrypted.t xt com/corejava/chapter9/cryption/secret.key （for full source code, please visit?https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/tree/master/coreJavaAdvanced/chapter9/AES ） Conclusion） C1）該程序非常直觀。使用-genkey選項將產(chǎn)生一個新的密鑰，并且將其序列化到給定的文件中。 C2）該操作需要花費較長的時間，因為密鑰隨機生成器的初始化非常耗費時間。 C3）?-encrypt 和 -decrypt選項都調(diào)用相同的crypt方法，而crypt方法則調(diào)用密碼的update 和 doFinal方法。 Attention）?請注意update方法和doFinal方法是怎樣被調(diào)用的？（干貨——update方法和doFinal方法的被調(diào)用條件的區(qū)別） A1）只要輸入數(shù)據(jù)塊具有全長度（長度能夠被8整除）：?就要調(diào)用update方法； A2）而如果輸入數(shù)據(jù)塊不具有全長度（長度不能被8整除，此時需要填充）：?或者沒有更多額外的數(shù)據(jù)（以便生成一個填充字節(jié)），那么就要調(diào)用doFinal方法；

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【3】密碼流 1）?JCE（Java Cryptography Extension，java加密擴展）庫：?提供了一組使用非常方便的數(shù)據(jù)類，用于對流進行自動加密或解密。 2）看荔枝： 2.1）下面是對文件數(shù)據(jù)進行加密的方法： Cipher cipher = . . .; cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); CipherOutputStream out = new CipherOutputStream(new FileOutputStream(outputFileName), cipher); byte[] bytes = new byte[BLOCKSIZE]; int inLength = getData(bytes); // get data from data source while (inLength != -1) { out.write(bytes, 0, inLength); inLength = getData(bytes); // get more data from data source } out.flush(); 2.2）可以使用CipherInputStream，對文件的數(shù)據(jù)進行讀取和解密： Cipher cipher = . . .; cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); CipherInputStream in = new CipherInputStream(new FileInputStream(inputFileName), cipher); byte[] bytes = new byte[BLOCKSIZE]; int inLength = in.read(bytes); while (inLength != -1) { putData(bytes, inLength); // put data to destination inLength = in.read(bytes); }Attention）?密碼流類能夠透明地進行update 和 doFinal方法的調(diào)用，所以非常方便。

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【4】公共密鑰密碼（SSH免密碼登錄的加密解密形式） １）problem+solution： 1.1）problem：?AES密碼是一種對稱密碼，加密和解密都使用相同的密鑰。對稱密碼的致命缺點在于密碼的分發(fā)。如果Alice給Bob發(fā)送一個加密方法，那么Bob需要使用與Alice相同的密鑰。如果Alice修改了密鑰，那么她必須在給Bob發(fā)送信息的同時，還要通過安全信道發(fā)送新的密鑰，但是也許她并不擁有到達Bob的安全信道，這就是為什么她必須首先對她發(fā)送給Bob的信息進行加密的原因。 1.2）solution：?公共密鑰密碼技術解決了這個問題。 2）公共密鑰技術的idea：?在公共密鑰密碼中，Bob擁有一個密鑰對，包括一個公共密鑰和一個相匹配的私有密鑰。Bob可以在任何地方公布公共密鑰，但是他必須嚴格保守他的私有密鑰。Alice只需要使用bob 的 公共密鑰對她發(fā)送給Bob的信息進行加密即可。（干貨——當Alice需要向Bob 發(fā)送加密文件時，那Alice就需要使用 Bob 的公共密鑰對她發(fā)送給Bob的信息進行加密） 3）solution+problem： 3.1）problem：實際上，加密過程并沒有那么簡單。所有已知的公共密鑰算法的操作速度都比對稱密鑰算法（比如DES或AES等）慢得多，使用公共密鑰算法對大量的信息進行加密是不切實際的。 3.2）solution：但是，如果像下面這樣，將公共密鑰密碼與快速的對稱密碼結合起來，這個問題就可以得到解決：（干貨——這里涉及到兩次加密——對明文加密 +?對對稱密鑰加密）

s1）?Alice生成一個隨機對稱加密密鑰，她用該密鑰對明文進行加密。（第一次加密：對明文加密）

s2）?Alice用Bob的公共密鑰給對稱密鑰進行加密。（第二次加密：對對稱密鑰加密）

s3）Alice將加密后的對稱密鑰和加密后的明文同時發(fā)送給Bob。

s4）?Bob用他的私有密鑰給對稱密鑰解密。

s5）?Bob用解密后的對稱密鑰給信息解密。

4）最普通的公共密鑰算法：?是Rivest, Shamir, 和 Adleman發(fā)明的RSA算法。

5）如何使用RSA算法？

step1）如果要使用RSA算法，需要一對公共/私有密鑰。你可以按如下方法使用KeyPairGenerator來獲得：

KeyPairGenerator pairgen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); SecureRandom random = new SecureRandom(); pairgen.initialize(KEYSIZE, random); KeyPair keyPair = pairgen.generateKeyPair(); Key publicKey = keyPair.getPublic(); Key privateKey = keyPair.getPrivate(); step2）程序有三個選項。-genkey選項用于產(chǎn)生一個密鑰對，-encrypt選項用于生成AES密鑰，并且用公共密鑰對其進行包裝。 Key key = . . .; // an AES key Key publicKey = . . .; // a public RSA key Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); cipher.init(Cipher.WRAP_MODE, publicKey); byte[] wrappedKey = cipher.wrap(key);

step2.1）然后它便生成一個包含下列內(nèi)容的文件（files）：

f1）包裝過的密鑰的長度；

f2）包裝過的密鑰字節(jié)；

f3）用AES密鑰加密的明文；

Attention）-decrypt選項： ?用于對這樣的文件進行解密。

6）代碼列表

package com.corejava.chapter9.cryption;import java.io.DataInputStream; import java.io.DataOutputStream; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; import java.io.OutputStream; import java.security.GeneralSecurityException; import java.security.Key; import java.security.KeyPair; import java.security.KeyPairGenerator; import java.security.SecureRandom;import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.SecretKey;public class RSATest {private static final int KEYSIZE = 512;public static void main(String[] args) throws GeneralSecurityException, IOException, ClassNotFoundException {if(args[0].equals("-genkey")) // 生成密鑰對（公鑰+私鑰）{// 密鑰對生成器KeyPairGenerator pairgen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");SecureRandom sr = new SecureRandom();pairgen.initialize(KEYSIZE, sr); // 密鑰對生成器初始化KeyPair pair = pairgen.generateKeyPair(); // 生成密鑰對（公鑰+私鑰）try(ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(args[1]))){out.writeObject(pair.getPublic()); // 寫入公鑰到文件}try(ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(args[2]))){out.writeObject(pair.getPrivate()); // 寫入私鑰到文件}}else if(args[0].equals("-encrypt")) // 加密模塊{// 生成密鑰KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance("AES");SecureRandom sr = new SecureRandom();keygen.init(sr);SecretKey key = keygen.generateKey();// wrap with RSA public key// args[3]==public.key,args[2]==encryptedFile,args[1]=inputFiletry(ObjectInputStream keyIn = new ObjectInputStream(new FileInputStream(args[3]));DataOutputStream dataOut = new DataOutputStream(new FileOutputStream(args[2]));InputStream in = new FileInputStream(args[1])){Key publicKey = (Key)keyIn.readObject();// 讀入公鑰Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");// RSA密碼對象cipher.init(Cipher.WRAP_MODE, publicKey); // 通過設置打包模式和公鑰 來對RSA密碼對象進行初始化byte[] wrappedKey = cipher.wrap(key);// 通過帶有公鑰的RSA算法對象給密鑰加密dataOut.writeInt(wrappedKey.length); // 將加密后的密鑰寫入到輸出流 dataOutdataOut.write(wrappedKey);cipher = Cipher.getInstance("AES"); // AES 密碼對象cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); // 通過設置加密模式和密鑰 來對 AES 密碼對象進行初始化Util.crypt(in, dataOut, cipher); // 利用AES密碼對象對inFile 進行加密并寫入到輸出流 dataOut} }else // 解密模塊{//args[1]==encryptedFile,args[3]=private.key,args[2]=decryptedFile;try(DataInputStream dataIn = new DataInputStream(new FileInputStream(args[1]));ObjectInputStream keyIn = new ObjectInputStream(new FileInputStream(args[3]));OutputStream out = new FileOutputStream(args[2])){ int length = dataIn.readInt();byte[] wrappedKey = new byte[length];dataIn.read(wrappedKey, 0, length); // 讀入加密后的文件（經(jīng)過公鑰加密后的密鑰 和 經(jīng)過密鑰加密后的文件內(nèi)容）// unwrap with RSA private keyKey privateKey = (Key)keyIn.readObject(); // 讀入private.key 到 wrappedKeyCipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.UNWRAP_MODE, privateKey); // 通過設置解包模式和私鑰 來對RSA密碼對象進行初始化// 通過帶有私鑰的RSA算法對象給密鑰解密Key key = cipher.unwrap(wrappedKey, "AES", Cipher.SECRET_KEY);cipher = Cipher.getInstance("AES"); // AES 密碼對象cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); // 通過設置解密模式和密鑰 來對 AES 密碼對象進行初始化 Util.crypt(dataIn, out, cipher); // 通過使用解密后的密鑰 對 加密后的文件內(nèi)容 進行解密并寫入到輸出流 out} }} }<strong> </strong>

7）運行該程序的steps：

step1）首先生成RSA密鑰：

java RSATest -genkey public.key private.key

step2）然后對一個文件進行加密：

java RSATest -encrypt plaintextFile encryptedFile public.key

step3）最后，對文件進行解密，并且檢驗解密后的文件是否與明文相匹配。

java RSATest -decrypt encryptedFile decryptedFile private.key

最后的執(zhí)行結果： E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>java com.corejava.chapter9.cryption.RSAT est -genkey com/corejava/chapter9/cryption/public.key com/corejava/chapter9/cryption/private.key E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>java com.corejava.chapter9.cryption.RSAT est -encrypt com/corejava/chapter9/cryption/rsa_input.txt com/corejava/chapter9/cryption/rsa_encrypt ed.txt com/corejava/chapter9/cryption/public.key E:\bench-cluster\cloud-data-preprocess\CoreJavaAdvanced\src>java com.corejava.chapter9.cryption.RSAT est -decrypt com/corejava/chapter9/cryption/rsa_encrypted.txt com/corejava/chapter9/cryption/rsa_dec rypted.txt com/corejava/chapter9/cryption/private.key （full source code, please visit ?https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/tree/master/coreJavaAdvanced/chapter9/RSA?） Conclusion） 你現(xiàn)在已經(jīng)看到了Java安全模型是如何允許我們?nèi)タ刂拼a的執(zhí)行的，這是Java平臺的一個獨一無二且越來越重要的方面。你已經(jīng)看到了Java類庫提供的認證和加密服務。

Attention）但是我們沒有涉及許多高級和專有的話題，比如有：

A1）提供了對Kerberos協(xié)議進行支持的"通用安全服務"的GSS-API（原則上同樣支持其他安全信息交換協(xié)議）。

A2）對SASL的支持，SASL即簡單認證和安全層，可以為LDAP和IMAP協(xié)議所使用。

A3）對SSL的支持，SSL即安全套接層。在HTTP上使用SSL對應用程序的編程人員是透明的，只需要直接使用以https開頭的URL即可。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java安全——加密的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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