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Java如何简单加密解密数据？示例？

在Java中实现加密解密可使用javax.crypto包工具类，常用步骤：1. 通过KeyGenerator生成密钥；2. 创建Cipher实例配置加密模式（如AES/DES）；3. 调用doFinal()执行加解密操作，关键类包含Cipher、SecretKey和KeyGenerator，注意遵循安全规范处理密钥和初始化向量。

在Java中实现加密与解密是保障数据安全的核心技能,通过标准库javax.crypto和java.security可高效完成，以下详细实现方案遵循最佳实践，兼顾安全性与实用性：

加密基础概念

  1. 对称加密
    加密解密使用同一密钥，速度快，适合大数据量（如AES、DES）。

    // 密钥生成示例（AES-256）
KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGen.init(256); // 密钥长度
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();

  2. 非对称加密
    使用公钥加密、私钥解密，安全性高但速度慢（如RSA）。

    Java如何简单加密解密数据？示例？ 第1张

    // 密钥对生成
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGen.initialize(2048); // 密钥长度
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();

  3. 关键参数

    • 算法模式：如AES/CBC/PKCS5Padding（CBC需初始化向量IV）
    • 密钥管理：使用KeyStore或硬件安全模块（HSM）存储密钥
    • 填充方案：PKCS#5/PKCS#7防止数据块长度不足

对称加密实战（AES）

import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import java.util.Base64;
import java.security.SecureRandom;
public class AESEncryption {
    // 加密
    public static String encrypt(String plaintext, SecretKey key) throws Exception {
        byte[] iv = new byte[16]; // 初始化向量（IV）
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        random.nextBytes(iv);
        IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, ivSpec);
        byte[] ciphertext = cipher.doFinal(plaintext.getBytes());
        // 合并IV和密文（IV无需保密）
        byte[] combined = new byte[iv.length + ciphertext.length];
        System.arraycopy(iv, 0, combined, 0, iv.length);
        System.arraycopy(ciphertext, 0, combined, iv.length, ciphertext.length);
        return Base64.getEncoder().encodeToString(combined);
    }
    // 解密
    public static String decrypt(String encrypted, SecretKey key) throws Exception {
        byte[] combined = Base64.getDecoder().decode(encrypted);
        byte[] iv = new byte[16];
        byte[] ciphertext = new byte[combined.length - 16];
        System.arraycopy(combined, 0, iv, 0, 16);
        System.arraycopy(combined, 16, ciphertext, 0, ciphertext.length);
        IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, ivSpec);
        return new String(cipher.doFinal(ciphertext));
    }
}

非对称加密实战（RSA）

import javax.crypto.Cipher;
import java.security.*;
import java.util.Base64;
public class RSAEncryption {
    // 公钥加密
    public static String encrypt(String plaintext, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] ciphertext = cipher.doFinal(plaintext.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext);
    }
    // 私钥解密
    public static String decrypt(String encrypted, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] plaintext = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encrypted));
        return new String(plaintext);
    }
}

关键安全实践

  1. 初始化向量（IV）

    • 必须使用密码学安全随机数生成（SecureRandom）
    • 每次加密更换IV,禁止硬编码

  2. 密钥管理规范 

    // 推荐密钥存储方式
KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("PKCS12");
keyStore.load(null, null);
keyStore.setEntry("alias", new KeyStore.SecretKeyEntry(secretKey), 
                 new KeyStore.PasswordProtection("password".toCharArray()));

  3. 算法选择优先级 

    AES-256 GCM > AES-256 CBC > RSA-3072（非对称）

  4. 防御常见攻击

    • 使用OAEP填充代替PKCS1Padding（抵御填充预言攻击）
    • 验证解密后数据完整性（如HMAC）

典型错误与修正

错误示例 风险 修正方案
硬编码密钥 密钥泄漏 从安全存储（如HashiCorp Vault）动态获取
固定IV 相同明文生成相同密文 每次加密随机生成IV
使用ECB模式 数据模式泄漏 改用CBC或GCM模式
忽略异常处理 敏感信息泄露 捕获GeneralSecurityException并转换为自定义错误

性能优化建议

  1. 对称加密大数据：分段处理（Cipher.update() + Cipher.doFinal()）
  2. 非对称场景：仅加密对称密钥（RSA封装AES密钥）
  3. 线程安全：每个线程创建独立Cipher实例（避免复用）
// 分段加密示例（适合大文件）
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
try (FileInputStream in = new FileInputStream("input.txt");
     FileOutputStream out = new FileOutputStream("encrypted.bin")) {
    byte[] buffer = new byte[8192];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = in.read(buffer)) != -1) {
        byte[] encryptedBlock = cipher.update(buffer, 0, bytesRead);
        if (encryptedBlock != null) out.write(encryptedBlock);
    }
    out.write(cipher.doFinal()); // 处理最后一块
}

引用说明
本文代码遵循Java Cryptography Architecture (JCA)标准，参考：

  • Oracle官方安全指南
  • NIST特别出版物800-38A（加密模式规范）
    密钥管理建议依据OWASP密钥管理规范。
    实际部署请结合硬件安全模块（HSM）或密钥管理服务（KMS）。
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