本文介紹常見的演算法(MD5/SHA,DSA,RSA,DES)的應用場景,以及在java上的使用方法.

1)      MD5/SHA

MessageDigest是一個數據的數字指紋.即對一個任意長度的資料進行計算,產生一個唯一指紋號.

MessageDigest的特性:

A)     兩個不同的資料,難以生成相同的指紋號

B)      對於指定的指紋號,難以逆向計算出原始資料

代表:MD5/SHA

Java實現:

MD5:

MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");

md.update(Constant.DATA.getBytes());

byte[] result = md.digest();

SHA:

MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA");

md.update(Constant.DATA.getBytes());

byte[] result = md.digest();

2)    DES

單金鑰演算法,是資訊的傳送方採用金鑰A進行資料加密,資訊的接收方採用同一個金鑰A進行資料解密.

單金鑰演算法是一個對稱演算法.

缺點:由於採用同一個金鑰進行加密解密,在多使用者的情況下,金鑰保管的安全性是一個問題.

代表:DES

Java實現:

首先,需要生成一個金鑰,這邊的做法,是把生成的金鑰,儲存到某個檔案中.

KeyGenerator gen = KeyGenerator.getInstance("DES");
Key key = gen.generateKey();
File keyFile = new File(Constant.CRYPT_KEY_FILE);
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(keyFile));
out.writeObject(key);
out.close();

在生成key的時候,可以通過SecureRandom產生一個可信任的隨機數源

KeyGenerator gen = KeyGenerator.getInstance("DES");
gen.init(new SecureRandom(seed));
Key key = gen.generateKey();  

加密:

Key key = gen.getKey(Constant.CRYPT_KEY_FILE);//從檔案中得到金鑰
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); //指定是加密模式
cipher.update(Constant.DATA.getBytes());
byte[] result = cipher.doFinal();

解密:

由於DES是一個對稱演算法,所以解密程式碼跟加密程式碼幾乎一致

key = gen.getKey(Constant.CRYPT_KEY_FILE);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); //指定是解密模式
cipher.update(result);
byte[] data = cipher.doFinal();

由於採用了同一個金鑰(key),所以兩端程式碼中

Constant.DATA.getBytes()和 data 的值是一致的.

3)    DSA

所謂數字簽名是指傳送方從傳送報文中抽取特徵資料(稱為數字指紋或摘要),然後用傳送方的私鑰對數字指紋使用加密演算法進行演算法操作,接受方使用傳送方已經公開的公鑰解密並驗證報文.

數字簽名使用者驗證傳送方身份或者傳送方資訊的完整性

代表:DSA

Java實現:

同樣,首先需要生成一個公鑰和私鑰,我們也把它儲存到相應的檔案中 

KeyPairGenerator gen = KeyPairGenerator.getInstance(“DSA”);

//以指定的長度初始化KeyPairGenerator物件,如果沒有初始化系統以1024長度預設設定

//引數:keysize 演算法位長.其範圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數

gen.initialize(1024);

KeyPair pair = gen.generateKeyPair();

File pubkeyFile = new File(Constant.PUB_KEY_FILE);

File prikeyFile = new File(Constant.PRI_KEY_FILE);

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(pubkeyFile));

out.writeObject(pair.getPublic());

out.close();

out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(prikeyFile));

out.writeObject(pair.getPrivate());

out.close();

 簽名:

PrivateKey prikey = (PrivateKey) gen.getKey(Constant.PRI_KEY_FILE); //從檔案得到私鑰

// 用私鑰對資料簽名

Signature signature = Signature.getInstance("DSA");

signature.initSign(prikey);

signature.update(Constant.DATA.getBytes());

byte[] bytes = signature.sign();

把原始資料和簽名傳送給接收方

驗證:

用公鑰對原始資料和簽名進行驗證

PublicKey pubkey = (PublicKey) gen.getKey(Constant.PUB_KEY_FILE);//從檔案得到公鑰

Signature check = Signature.getInstance("DSA");

check.initVerify(pubkey);

check.update(Constant.DATA.getBytes());

//驗證資料的完整性

if (check.verify(bytes)) {

System.out.println("OK");

} else {

System.out.println("ERROR");

}

4)    RSA

公鑰密碼體制:為了解決單金鑰保管安全性的問題,提供了公鑰密碼體制的概念.在公鑰體制中，加密金鑰不同於解密金鑰，加密金鑰公之於眾，誰都可以使用；解密金鑰只有解密人自己知道。它們分別稱為公開金鑰（Public key）和祕密金鑰（Private key）。

代表:RSA

Java實現:

同樣,需要生成公鑰和私鑰,並且儲存到相應的檔案中

KeyPairGenerator gen = KeyPairGenerator.getInstance(“RSA”);

//以指定的長度初始化KeyPairGenerator物件,如果沒有初始化系統以1024長度預設設定

//引數:keysize 演算法位長.其範圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數

gen.initialize(1024);

KeyPair pair = gen.generateKeyPair();

File pubkeyFile = new File(Constant.PUB_KEY_FILE);

File prikeyFile = new File(Constant.PRI_KEY_FILE);

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(pubkeyFile));

out.writeObject(pair.getPublic());

out.close();

out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(prikeyFile));

out.writeObject(pair.getPrivate());

out.close();

加密:

採用公鑰進行加密:

PublicKey pubkey = (PublicKey) gen.getKey(Constant.PUB_KEY_FILE);//從檔案中得到公鑰

Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubkey);//指定加密模式

byte[] bytes = cipher.doFinal(Constant.DATA.getBytes());

解密:

採用私鑰進行解密:

PrivateKey prikey = (PrivateKey) gen.getKey(Constant.PRI_KEY_FILE);//從檔案中得到私鑰

Cipher c = Cipher.getInstance("RSA");

c.init(Cipher.DECRYPT_MODE, prikey);//指定解密模式

byte[] data = c.doFinal(bytes);

兩段程式碼中, Constant.DATA.getBytes()和data的值是一致的.

以上,對常見的演算法,對了簡單的介紹.一般情況下,可以滿足我們日常的需求了.