谈谈对《加密算法》的理解

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一、什么是加密算法？

加密算法是一种通过数学方法将明文转换为密文的过程，其目的是防止未经授权的访问。它的核心特征有：机密性、完整性、认证性和不可否认性。

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二、常见的加密算法有哪些？

加密算法主要分为以下两类：

2.1 对称加密

对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，特点是速度快、适合处理明文数据。常见的对称加密算法包括：

• DES：早期标准，现因密钥长度短（56位）已不安全。
• AES：当前主流算法，支持128、192、256位密钥，广泛应用于SSL/TLS、磁盘加密等。

2.2 非对称加密

非对称加密使用一对密钥（公钥和私钥），公钥加密，私钥解密，安全性高但速度较慢。常见算法包括：

• RSA：基于大整数分解难题，广泛用于数字签名和密钥交换。
• ECC：基于椭圆曲线数学，密钥长度短但安全性高，适合资源受限环境。

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2.3 哈希算法

哈希算法将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，用于数据完整性验证和密码存储。常见算法包括：

• MD5：128位，已不推荐用于安全场景，因存在碰撞风险。
• SHA-256：256位，SHA-2家族成员，广泛用于区块链和数字证书。
• bcrypt：专为密码哈希设计，安全性高。

三、加密算法代码展示

3.1 MD5加密

public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, UnsupportedEncodingException {
        String content = "a";
        int hash = content.hashCode();
        // 根据算法名称获取MD5算法对象
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");

        // 获取MD5算法对象
        byte[] bytes = content.getBytes("UTF-8");

        // 对字节数组进行摘要
        messageDigest.update(bytes);

        // 获取摘要后的结果
        byte[] resultArray = messageDigest.digest();

        System.out.println("原文 = " + content);
        System.out.println("原文字节数组 = " + Arrays.toString(bytes));
        System.out.println("密文字节数组 = " + Arrays.toString(resultArray));
        System.out.println("密文 = " + Tools.toHexString(resultArray));
    }

运行结果如下：

原文 = a
原文字节数组 = [97]
密文字节数组 = [12, -63, 117, -71, -64, -15, -74, -88, 49, -61, -103, -30, 105, 119, 38, 97]
密文 = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661

3.2 秘钥加密

public static void main(String[] args) {

        try {
            Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
            // 初始化，传入密钥
            KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
            // 生成（随机）秘钥
            SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
            mac.init(secretKey);

            mac.update("hello".getBytes());

            byte[] bytes = mac.doFinal();

            // 将密文转为16进制字符串
            String result = Tools.toHexString(bytes);
            System.out.println("密文：" + result);

        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (InvalidKeyException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

3.3 AES加密解密

public class AESKit {
	public static void main(String[] args) {
        // AES加密：128位：16字节
        String msg = "我本将心向明月奈何明月照沟渠";
        String encrypt = AESKit.encrypt("1234567890abcdef", msg);
        System.out.println("原文 = " + msg);
        System.out.println("密文 = " + encrypt);

        String decrypt = AESKit.decrypt("1234567890abcdef", encrypt);
        System.out.println("解密 = " + decrypt);
    }

    // 加密
    public static String encrypt(String key, String content) {
        try {
            // 1.创建加密对象
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");

            SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key.getBytes("UTF-8"), "AES");

            // 2.初始化加密对象
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

            // 3.加密
            byte[] bytes= cipher.doFinal(content.getBytes("UTF-8"));

            // 4.返回密文
            return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    // 解密
    public static String decrypt(String key, String encryptMsg) {
        try {
            // 1.创建加密对象
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");

            SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key.getBytes("UTF-8"), "AES");

            // 2.初始化解密对象
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

            // 3.解密
            byte[] bytes = Base64.getDecoder().decode(encryptMsg);
            byte[] resultBytes = cipher.doFinal(bytes);

            return new String(resultBytes);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

测试结果如下：

原文 = 我本将心向明月奈何明月照沟渠
密文 = C6lGmU3jvX+7At/0IXXXyKCr2WWolqXCPlDLySdXvDga8a4Bf/GTpsb7PANKcNGL
解密 = 我本将心向明月奈何明月照沟渠

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四、加密算法的使用场景

加密算法在以下领域发挥重要作用：
网络安全：SSL/TLS协议使用RSA和AES保护HTTPS通信。
数据存储：磁盘加密使用AES保护敏感数据。
区块链：SHA-256用于比特币的挖矿和交易验证。
身份认证：RSA和ECC用于数字签名，确保身份可信。

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