Java应用中的数据加密与解密技术详解

在当今的网络环境中，数据安全变得尤为重要。无论是保护用户隐私还是确保业务数据不被篡改，加密技术都是不可或缺的一环。Java提供了丰富的API来支持各种加密算法，包括对称加密、非对称加密以及消息摘要等。本文将详细介绍如何在Java应用中使用这些技术。

1. 对称加密：AES算法

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。AES（高级加密标准）是目前最常用的对称加密算法之一。

代码示例：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;public class AESExample {public static void main(String[] args) throws Exception {String originalText = "Hello, World!";// 生成AES密钥KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");keyGen.init(128); // 使用128位密钥SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();// 加密Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(originalText.getBytes());String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);// 解密cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));String decryptedText = new String(decryptedBytes);System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);}
}

2. 非对称加密：RSA算法

非对称加密使用一对密钥：公钥和私钥。公钥用于加密，私钥用于解密。RSA是最常用的非对称加密算法。

代码示例：

import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;import javax.crypto.Cipher;public class RSAExample {public static void main(String[] args) throws Exception {String originalText = "Hello, World!";// 生成RSA密钥对KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");keyGen.initialize(2048);KeyPair keyPair = keyGen.generateKeyPair();// 使用公钥加密Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPublic());byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(originalText.getBytes());String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);// 使用私钥解密cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPair.getPrivate());byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));String decryptedText = new String(decryptedBytes);System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);}
}

3. 消息摘要：MD5与SHA

消息摘要算法（也称为哈希算法）用于生成数据的唯一指纹。常见的算法有MD5和SHA系列。

代码示例：

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;public class DigestExample {public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {String originalText = "Hello, World!";// MD5MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");byte[] md5Bytes = md5.digest(originalText.getBytes());String md5Hash = Base64.getEncoder().encodeToString(md5Bytes);System.out.println("MD5 Hash: " + md5Hash);// SHA-256MessageDigest sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256");byte[] sha256Bytes = sha256.digest(originalText.getBytes());String sha256Hash = Base64.getEncoder().encodeToString(sha256Bytes);System.out.println("SHA-256 Hash: " + sha256Hash);}
}