java加密

August 5, 2022

hashCode()

不同的对象（通过 equals 方法比较）应当返回不同的 hashCode。

主要提供给哈希表

java.security.MessageDigest 接口（提供散列算法）

java

import java.math.BigInteger;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        // 指定加密算法，若无法获取指定算法则抛出 NoSuchAlgorithmException 异常
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        // update 方法传入字节数组，多次调用可依次传入
        md.update("Hello".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        md.update("World".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        // digest 方法消费所有输入，得到加密后的值
        byte[] result = md.digest();
        System.out.println(new BigInteger(1, result).toString(16));
        // => 68e109f0f40ca72a15e05cc22786f8e6
    }
}

标准库默认支持的算法：https://docs.oracle.com/en/java/javase/17/docs/specs/security/standard-names.html#messagedigest-algorithms

通过外部依赖获取其它算法：

java

Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("RipeMD160");

javax.crypto.Mac 对象（HMAC）

HMAC 在散列函数的基础上添加了消息认证码，加密时需要额外的认证码

出于安全考虑，认证码一般通过 KeyGenerator 对象来生成

java

import java.math.BigInteger;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import javax.crypto.*;
import java.security.*;


public class Main {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException {
        // 生成随机 key
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
        SecretKey key = keyGen.generateKey();

        // HMAC
        Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
        mac.init(key); // 提供 key，key无效时抛出 InvalidKeyException 异常
        mac.update("HelloWorld".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        byte[] result = mac.doFinal();
        System.out.println(new BigInteger(1, result).toString(16));
        // 这个输出根据key的不同而不同，由于这里使用的key是随机生成的，因此加密结果也是随机的
    }
}

哈希函数没有解密接口，通过再次加密然后比对进行检查

java

import java.math.BigInteger;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.crypto.*;
import java.security.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException {
        // 生成随机 key
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
        SecretKey key = keyGen.generateKey();
        byte[] keyBytes = key.getEncoded();
        String keyAsString =  new BigInteger(1, keyBytes).toString(16);
        System.out.println(keyAsString);

        // 通过已有的 key 获取 SecretKey 对象 （下面是将16进制表示的key转换为字节数组）
        byte[] privateKey = new BigInteger("a21a50424f87a4e4e0c0967a47b615f495da2dfda1e30ff0b839924033dd5225be3dd7af2f5095340412e4fd6ea0b533f00a3b2e8bdea43200acd9192bbb6a69",16).toByteArray();
        SecretKey keyFromBytes = new SecretKeySpec(privateKey, "HmacMD5");

        // 提供我们已有的 key
        Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
        mac.init(keyFromBytes);
        // ... 其它逻辑
    }
}

对称加密算法

对称加密算法能通过 key 将数据加密，并能通过 key 将加密的结果还原

口令加密算法

口令加密算法能通过任意长度的密码和随机盐值得到 key （key 是固定长度的）

密钥交换算法

密钥交换算法用于协商一个 key，这个 key 可以提供给对称加密算法使用

参见：Diffie-Hellman 算法

非对称加密算法

在密钥交换算法中存在公钥和私钥。通过私钥可计算出公钥，但无法通过公钥得到私钥（这类似于散列算法）

公钥是对外公开的，对所有人都可见；私钥则必须保密

通信时，发送方将接收方的公钥作为 key 加密数据，而接收方可以通过自己的私钥解密发送方加密的数据（公钥加密私钥解密）

签名算法

（接上文）
也可以反过来通过私钥加密公钥解密：
在进行数字签名时，发布者通过私钥进行签名（加密），验证者用发布者的公钥来验证（解密）

数字证书

java 提供了 keytool 命令行工具用于生成和管理证书，证书文件的后缀是 .keystore (nginx 证书则是 .crt)

参见

https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1255943717668160

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