加密算法对比

SHENKEM

于 2025-03-20 10:47:16 发布

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文章标签： java 算法 jvm

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加密算法是用于保护数据安全的核心技术，通过对数据进行加密，确保只有授权方能够访问原始数据。加密算法主要分为以下几类：

1. 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。优点是加解密速度快，适合处理大量数据；缺点是密钥分发和管理较为复杂。

（1）AES（Advanced Encryption Standard）

密钥长度：128 位、192 位、256 位。
特点：
- 目前最常用的对称加密算法，安全性高。
- 性能优异，适合加密大量数据。
- 被广泛应用于文件加密、网络通信（如 HTTPS）、数据库加密等场景。

Java 实现：

java

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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 plainText = "Hello, AES!";
        SecretKey secretKey = generateKey(); // 生成密钥
        String encryptedText = encrypt(plainText, secretKey); // 加密
        String decryptedText = decrypt(encryptedText, secretKey); // 解密

        System.out.println("Plain Text: " + plainText);
        System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);
        System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);
    }

    // 生成 AES 密钥
    public static SecretKey generateKey() throws Exception {
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGen.init(128); // 128 位密钥
        return keyGen.generateKey();
    }

    // 加密
    public static String encrypt(String plainText, SecretKey secretKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }

    // 解密
    public static String decrypt(String encryptedText, SecretKey secretKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
        return new String(decryptedBytes);
    }
}

（2）DES（Data Encryption Standard）

密钥长度：56 位（64 位中 8 位用于奇偶校验）。
特点：
- 较老的对称加密算法，安全性较低。
- 已被 AES 取代，但仍用于兼容旧系统。

Java 实现：

java

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import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.util.Base64;

public class DESExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String plainText = "Hello, DES!";
        SecretKey secretKey = generateKey(); // 生成密钥
        String encryptedText = encrypt(plainText, secretKey); // 加密
        String decryptedText = decrypt(encryptedText, secretKey); // 解密

        System.out.println("Plain Text: " + plainText);
        System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);
        System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);
    }

    // 生成 DES 密钥
    public static SecretKey generateKey() throws Exception {
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DES");
        keyGen.init(56); // 56 位密钥
        return keyGen.generateKey();
    }

    // 加密
    public static String encrypt(String plainText, SecretKey secretKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }

    // 解密
    public static String decrypt(String encryptedText, SecretKey secretKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
        return new String(decryptedBytes);
    }
}

2. 非对称加密算法

非对称加密算法使用一对密钥：公钥和私钥。公钥用于加密，私钥用于解密。优点是安全性高，适合密钥分发；缺点是加解密速度较慢，适合加密少量数据。

（1）RSA

密钥长度：1024 位、2048 位、4096 位（推荐使用 2048 位以上）。
特点：
- 最常用的非对称加密算法。
- 适合加密小数据（如加密对称密钥）或数字签名。

Java 实现：

java

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import javax.crypto.Cipher;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.util.Base64;

public class RSAExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String plainText = "Hello, RSA!";
        KeyPair keyPair = generateKeyPair(); // 生成密钥对
        String encryptedText = encrypt(plainText, keyPair.getPublic()); // 加密
        String decryptedText = decrypt(encryptedText, keyPair.getPrivate()); // 解密

        System.out.println("Plain Text: " + plainText);
        System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);
        System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);
    }

    // 生成 RSA 密钥对
    public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048); // 2048 位密钥
        return keyGen.generateKeyPair();
    }

    // 加密
    public static String encrypt(String plainText, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }

    // 解密
    public static String decrypt(String encryptedText, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
        return new String(decryptedBytes);
    }
}

（2）ECC（Elliptic Curve Cryptography）

密钥长度：256 位、384 位、521 位。
特点：
- 安全性高，密钥长度短，性能优于 RSA。
- 适合资源受限的环境（如移动设备、物联网设备）。
适用场景：数字签名、密钥交换。

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。哈希值不可逆，常用于数据完整性校验和密码存储。

（1）SHA-256

输出长度：256 位。
特点：
- 安全性高，广泛用于数字签名和数据完整性校验。
- 是 SHA-2 系列算法的一部分。

Java 实现：

java

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import java.security.MessageDigest;
import java.util.Base64;

public class SHA256Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String plainText = "Hello, SHA-256!";
        String hashValue = hash(plainText);
        System.out.println("Hash Value: " + hashValue);
    }

    // 计算 SHA-256 哈希值
    public static String hash(String plainText) throws Exception {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        byte[] hashBytes = digest.digest(plainText.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(hashBytes);
    }
}