数据结构-加解密算法

引言

加解密算法是信息安全领域的重要组成部分，它们用于保护数据的机密性、完整性和可用性。

对称加密算法

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。

特性：

加密和解密速度快，适合处理大量数据。

优点：

效率高，速度快。

缺点：

密钥管理困难，需要安全地分发和存储密钥。

运用场景：

文件加密、网络通信等。

Java代码示例（使用AES加密）：

import javax.crypto.Cipher;  
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;  
import java.nio.charset.StandardCharsets;  
import java.util.Base64;  public class AESExample {  private static final String ALGORITHM = "AES";  private static final byte[] keyValue =   new byte[]{'T', 'h', 'i', 's', 'I', 's', 'A', 'S', 'e', 'c', 'r', 'e', 't', 'K', 'e', 'y'};  public static String encrypt(String valueToEnc) throws Exception {  Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(keyValue, ALGORITHM));  byte[] encrypted = cipher.doFinal(valueToEnc.getBytes());  return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted);  }  public static String decrypt(String encryptedValue) throws Exception {  Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(keyValue, ALGORITHM));  byte[] original = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedValue));  return new String(original);  }  
}

非对称加密算法

非对称加密算法使用一对密钥：公钥用于加密，私钥用于解密。

特性：

安全性高，适合密钥交换和数字签名。

优点：

解决了密钥分发和管理的问题。

缺点：

加密和解密速度相对较慢。

运用场景：

SSL/TLS协议、数字签名等。

Java代码示例（使用RSA加密和解密）：

import java.security.*;  
import javax.crypto.Cipher;  
import java.util.Base64;  public class RSAExample {  public static void main(String[] args) throws Exception {  KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");  keyPairGen.initialize(2048);  KeyPair pair = keyPairGen.generateKeyPair();  PublicKey pub = pair.getPublic();  PrivateKey priv = pair.getPrivate();  String plainText = "Hello, RSA!";  Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");  encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pub);  byte[] cipherText = encryptCipher.doFinal(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));  String encryptedString = Base64.getEncoder().encodeToString(cipherText);  Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");  decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priv);  byte[] decryptedBytes = decryptCipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedString));  String decryptedString = new String(decryptedBytes, StandardCharsets.UTF_8);  System.out.println("Plain Text : " + plainText);  System.out.println("Encrypted Text : " + encryptedString);  System.out.println("Decrypted Text : " + decryptedString);  }  
}

哈希算法

哈希算法将任意长度的输入数据转换为固定长度的哈希值。

特性：

单向性，即无法通过哈希值反推出原始数据。

优点：

快速、高效。

缺点：

存在哈希碰撞的可能性。

运用场景：

数据完整性校验、密码存储等。

Java代码示例（使用SHA-256哈希）：

import java.security.MessageDigest;  
import java.nio.charset.StandardCharsets;  
import java.math.BigInteger;  public class SHA256Example {  public static String getSHA256(String input) {  try {MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");  byte[] messageDigest = md.digest(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));  BigInteger number = new BigInteger(1, messageDigest);  String hashtext = number.toString(16);  while (hashtext.length() < 32) {  hashtext = "0" + hashtext;  }  return hashtext;  } catch (NoSuchAlgorithmException e) {  throw new RuntimeException(e);  }  }  public static void main(String[] args) {  String input = "Hello, SHA-256!";  String sha256 = getSHA256(input);  System.out.println("SHA-256 hash of \"" + input + "\": " + sha256);  }  
}