5种常见的加密算法，从零基础到精通，收藏这篇就够了！_密码的加密算法有哪些

数据安全这事儿，谁也绕不开。搞网络安全的，加密解密更是家常便饭。别再抱着教科书啃那些“高大上”的理论了！今天，咱就来聊聊几种常见的加密算法，保证让你看完之后，心里有数，手上有活儿。

1. 对称加密：速度是王道，但密钥管理是硬伤

对称加密，简单粗暴，一把钥匙开一把锁。加密解密用的是同一把密钥，速度那是杠杠的。但问题也来了：这钥匙怎么安全地送到对方手里？这才是最头疼的。

常见的对称加密算法，你得知道这几个：

• AES（高级加密标准）：现在当红炸子鸡，安全性高，速度快，闭眼选它基本没错。
• DES（数据加密标准）：老古董了，安全性太低，现在基本没人用了。除非你还在维护上个世纪的系统。
• 3DES（Triple DES）：DES的升级版，加密三次，安全性稍微高了点，但性能也下来了。
• Blowfish、Twofish：这两位比较灵活，各有千秋，具体场景具体分析。

优点？

• 速度快！数据量大的时候，优势明显。
• AES安全性够硬，用起来放心。

缺点？

• 密钥分发！这才是最大的坑，一不小心就被截胡了。
• 密钥频繁更换的场景，不太适合。

实战场景：

• 硬盘加密：BitLocker、FileVault这些，保护你的小秘密。
• VPN、TLS/SSL：网络传输加密，防止被中间人偷窥。
• APP数据加密：配置文件、缓存数据，不想被人轻易看到？加密！

Java 代码示例？来点更接地气的注释！

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

public class AESDemo {

    // 生成AES密钥，位数越高越安全，但也更慢
    public static SecretKey generateAESKey(int n) throws Exception {
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGen.init(n); // 128, 192, or 256，一般128就够用了
        return keyGen.generateKey();
    }

    // 加密
    public static String encrypt(String data, SecretKey key) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(data.getBytes("UTF-8"));
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted); // Base64编码，方便传输
    }

    // 解密
    public static String decrypt(String encryptedData, SecretKey key) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptedData); // 先Base64解码
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(decodedBytes);
        return new String(decrypted, "UTF-8");
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String originalText = "Hello, AES Encryption!";
        SecretKey secretKey = generateAESKey(128);

        String encryptedText = encrypt(originalText, secretKey);
        System.out.println("Encrypted: " + encryptedText);

        String decryptedText = decrypt(encryptedText, secretKey);
        System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);
    }
}

2. 非对称加密：公钥加密，私钥解密，但性能是软肋

非对称加密，两把钥匙，公钥随便给人，私钥自己藏好。别人用你的公钥加密，只有你能用私钥解密。密钥分发的问题解决了，但速度嘛…呵呵。

常见的非对称加密算法：

• RSA：应用最广泛，加密解密、数字签名都能干。
• ECC（椭圆曲线加密）：密钥短，效率高，移动设备上更受欢迎。
• DSA（数字签名算法）：专门用来做数字签名，保证数据没被篡改。

优点：

• 密钥分发安全！公钥随便发，不怕泄露。
• 数字签名！能证明你的身份。

缺点：

• 速度慢！比对称加密慢多了。
• 密钥长度有讲究，太短不安全，太长影响性能。

使用场景：

• SSL/TLS：密钥交换，协商出一个对称密钥，后续就用对称加密了。
• 数字签名：邮件签名、代码签名，证明身份，防止篡改。
• 身份验证：PKI体系，验证用户身份。

Java 示例：RSA 加密解密，注意填充模式！

import java.security.*;
import javax.crypto.Cipher;
import java.util.Base64;

public class RSADemo {
    // 生成RSA密钥对，密钥长度越高越安全，但性能越差
    public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keySize) throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(keySize, new SecureRandom());
        return keyGen.generateKeyPair();
    }

    // 使用RSA公钥加密
    public static String encrypt(String data, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding"); // 使用OAEP填充，更安全
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(data.getBytes("UTF-8"));
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }

    // 使用RSA私钥解密
    public static String decrypt(String encryptedData, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding"); // 使用OAEP填充，必须和加密时一致
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decryptedBytes, "UTF-8");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            String originalText = "Hello, This is RSA Encryption!";
            // 生成RSA密钥对
            KeyPair keyPair = generateRSAKeyPair(2048);

            // 加密
            String encryptedText = encrypt(originalText, keyPair.getPublic());
            System.out.println("Encrypted (RSA): " + encryptedText);

            // 解密
            String decryptedText = decrypt(encryptedText, keyPair.getPrivate());
            System.out.println("Decrypted (RSA): " + decryptedText);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意： 别偷懒用 PKCS#1 填充，OAEP才是王道！

3. 哈希函数：单向加密，用于数据完整性校验

哈希函数，也叫散列函数，把任意长度的数据，变成固定长度的“指纹”。特点是：不可逆！也就是说，你没法从“指纹”反推出原始数据。主要用来验证数据有没有被篡改。

常见的哈希算法：

• SHA-256、SHA-3：区块链、数据完整性校验，用得最多。
• MD5、SHA-1：老掉牙了，安全性不行，别用了！除非你真的没办法。

使用场景：

• 数据完整性校验：下载文件后，算个哈希值，和官方提供的比对一下，就知道有没有被动过手脚。
• 密码存储：别直接存明文密码！哈希一下，再加个盐，安全多了。
• 数字签名：先对数据哈希，再对哈希值签名，提高效率。

Java 示例：SHA-256，把数据变成一堆乱码！

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

public class SHADemo {
    public static String hashSHA256(String data) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        byte[] hashBytes = digest.digest(data.getBytes());

        // 转换为十六进制字符串
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : hashBytes) {
            sb.append(String.format("%02x", b)); // 格式化成两位十六进制
        }
        return sb.toString();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String originalText = "Hello, SHA-256 Hash!";
        String hash = hashSHA256(originalText);
        System.out.println("SHA-256 Hash: " + hash);
    }
}

4. 量子加密：理论上绝对安全，但离实用还远着呢

量子加密，听起来就很科幻。利用量子力学的特性，保证密钥传输的绝对安全。就算你有量子计算机，也破解不了！

核心技术：量子密钥分发（QKD）

使用场景：

• 政府、军队、金融：对安全性要求最高的领域。
• 未来网络安全：应对量子计算机的威胁。

Java 示例：BB84 协议模拟，感受一下量子纠缠的魅力（虽然是假的）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;

public class BB84Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int keyLength = 100; // 初始密钥长度
        double eavesdropProb = 0.05; // 窃听概率，即Eve拦截的比特比例

        // Alice生成随机比特和基
        List<Integer> aliceBits = generateRandomBits(keyLength);
        List<Character> aliceBases = generateRandomBases(keyLength);

        // Eve可能窃听部分比特
        List<Integer> eavesdroppedBits = new ArrayList<>();
        List<Character> eavesdroppedBases = new ArrayList<>();
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < keyLength; i++) {
            if (rand.nextDouble() < eavesdropProb) {
                // Eve窃听
                char eBase = rand.nextBoolean() ? '+' : '×';
                eavesdroppedBases.add(eBase);
                // 如果Eve的基与Alice相同，Eve获取正确的比特；否则，Eve随机比特
                if (eBase == aliceBases.get(i)) {
                    eavesdroppedBits.add(aliceBits.get(i));
                } else {
                    eavesdroppedBits.add(rand.nextBoolean() ? 1 : 0);
                }
            } else {
                eavesdroppedBits.add(null); // 没有窃听
            }
        }

        // Bob接收量子比特，进行测量
        List<Integer> bobBits = new ArrayList<>();
        List<Character> bobBases = generateRandomBases(keyLength);
        for (int i = 0; i < keyLength; i++) {
            char bBase = bobBases.get(i);
            if (eavesdroppedBits.get(i) != null) {
                // 如果Eve窃听了这个比特，Bob的测量可能受到影响
                if (bBase == aliceBases.get(i)) {
                    bobBits.add(eavesdroppedBits.get(i));
                } else {
                    bobBits.add(rand.nextBoolean() ? 1 : 0);
                }
            } else {
                // 没有被窃听
                if (bBase == aliceBases.get(i)) {
                    bobBits.add(aliceBits.get(i));
                } else {
                    bobBits.add(rand.nextBoolean() ? 1 : 0);
                }
            }
        }

        // Alice和Bob公开基，保留基相同的比特
        List<Integer> aliceKey = new ArrayList<>();
        List<Integer> bobKey = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < keyLength; i++) {
            if (aliceBases.get(i).equals(bobBases.get(i))) {
                aliceKey.add(aliceBits.get(i));
                bobKey.add(bobBits.get(i));
            }
        }

        System.out.println("Alice的初始比特序列: " + aliceBits);
        System.out.println("Alice的基序列: " + aliceBases);
        System.out.println("Bob的基序列: " + bobBases);
        System.out.println("Eve窃听的比特序列: " + eavesdroppedBits);
        System.out.println("Alice和Bob共享的密钥长度: " + aliceKey.size());

        // 安全性检测：随机抽取部分密钥进行比对
        int testSize = Math.min(10, aliceKey.size()); // 抽取10个比特进行测试
        List<Integer> aliceTest = new ArrayList<>();
        List<Integer> bobTest = new ArrayList<>();
        Random testRand = new Random();
        List<Integer> indices = new ArrayList<>();
        while (indices.size() < testSize) {
            int index = testRand.nextInt(aliceKey.size());
            if (!indices.contains(index)) {
                indices.add(index);
                aliceTest.add(aliceKey.get(index));
                bobTest.add(bobKey.get(index));
            }
        }

        System.out.println("Alice的测试比特: " + aliceTest);
        System.out.println("Bob的测试比特: " + bobTest);

        // 计算错误率
        int errorCount = 0;
        for (int i = 0; i < testSize; i++) {
            if (!aliceTest.get(i).equals(bobTest.get(i))) {
                errorCount++;
            }
        }
        double errorRate = (double) errorCount / testSize;
        System.out.printf("测试错误率: %.2f%%
", errorRate * 100);

        if (errorRate > 0.1) { // 假设错误率大于10%认为存在窃听
            System.out.println("检测到潜在的窃听行为，放弃当前密钥并重新生成。");
        } else {
            // 移除测试比特后，剩余的密钥作为最终共享密钥
            List<Integer> finalKey = aliceKey.stream()
                    .collect(Collectors.toList());
            for (int index : indices) {
                finalKey.set(index, null);
            }
            finalKey = finalKey.stream().filter(bit -> bit != null).collect(Collectors.toList());
            System.out.println("最终共享的密钥: " + finalKey);
        }
    }

    // 生成随机比特序列
    public static List<Integer> generateRandomBits(int length) {
        List<Integer> bits = new ArrayList<>(length);
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            bits.add(rand.nextBoolean() ? 1 : 0);
        }
        return bits;
    }

    // 生成随机基序列
    public static List<Character> generateRandomBases(int length) {
        List<Character> bases = new ArrayList<>(length);
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            bases.add(rand.nextBoolean() ? '+' : '×');
        }
        return bases;
    }
}

注意： 这只是个玩具，别当真！真正的量子加密可复杂多了。

5. 混合加密：鱼和熊掌兼得，速度和安全都要！

混合加密，就是把对称加密和非对称加密结合起来用。先用非对称加密协商出一个对称密钥，然后用对称加密来传输数据。

使用场景：

• SSL/TLS：HTTPS背后的功臣。
• PGP：加密邮件、文件，保护你的隐私。

6. 总结：选哪个？看场景！

• 对称加密：速度快，适合大量数据加密，但密钥分发是个问题。
• 非对称加密：密钥分发安全，但速度慢，适合少量数据加密或数字签名。
• 哈希函数：用于数据完整性校验，不可逆。
• 量子加密：理论上绝对安全，但离实用还远。
• 混合加密：兼顾速度和安全，是主流选择。

记住，没有万能的加密算法，只有最适合你的。根据实际场景，选择合适的加密方式，才能真正保护你的数据安全！
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