Java基础教程（122）加密与安全：筑牢Java安全防线，从原理到实战的加密全指南-优快云博客

深度分析Java加密与安全

Java作为企业级应用的基石，其强大的安全架构为开发者提供了全面且灵活的加密工具包。本文将深入Java加密世界，结合代码示例，为您构建坚实的安全防线。

一、 Java加密体系结构（JCA/JCE）

Java通过两个核心API提供加密服务：

JCA (Java Cryptography Architecture)：提供基础 cryptographic 功能，如消息摘要（MD5/SHA）、数字签名、安全随机数等。
JCE (Java Cryptography Extension)：扩展了JCA，提供更强大的加密服务，如对称/非对称加密、密钥协商和消息认证码（MAC）。现代JDK已将其捆绑发布。

其设计遵循“基于实现的抽象”原则，开发者通过标准接口（如MessageDigest, Cipher)调用功能，而具体实现则由安全提供商（Provider）（如SunJC E, Bouncy Castle）动态提供，保证了灵活性和可扩展性。

二、核心加密算法与示例

1. 对称加密 (AES)
对称加密使用同一密钥进行加密和解密，速度快，适合大量数据加密。

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

public class AesExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 生成AES密钥
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGen.init(256); // 选择密钥长度
        SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();

        // 2. 创建Cipher实例并初始化（加密模式）
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

        // 3. 加密明文
        String plainText = "这是一条绝密消息";
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
        String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
        System.out.println("加密后: " + encryptedText);

        // 4. 重新初始化解密模式
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);

        // 5. 解密
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));
        System.out.println("解密后: " + new String(decryptedBytes));
    }
}

2. 非对称加密 (RSA)
非对称加密使用公钥加密、私钥解密，解决了密钥分发问题，常用于密钥交换或数字签名。

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 {
        // 1. 生成RSA密钥对
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyPairGen.initialize(2048); // 密钥大小
        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();

        // 2. 使用公钥加密
        Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");
        encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPublic());
        String secretMessage = "机密数据";
        byte[] secretMessageBytes = secretMessage.getBytes("UTF-8");
        byte[] encryptedMessageBytes = encryptCipher.doFinal(secretMessageBytes);
        String encodedEncryptedMessage = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedMessageBytes);
        System.out.println("RSA加密后: " + encodedEncryptedMessage);

        // 3. 使用私钥解密
        Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");
        decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPair.getPrivate());
        byte[] decryptedMessageBytes = decryptCipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encodedEncryptedMessage));
        String decryptedMessage = new String(decryptedMessageBytes, "UTF-8");
        System.out.println("RSA解密后: " + decryptedMessage);
    }
}

3. 散列算法与数字签名 (SHA256withRSA)
散列（如SHA-256）用于验证数据完整性。数字签名结合散列和非对称加密，用于验证身份和防篡改。

import java.security.*;

public class DigitalSignatureExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 发送方：签名
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048);
        KeyPair keyPair = keyGen.generateKeyPair();

        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        signature.initSign(keyPair.getPrivate()); // 用私钥初始化签名

        String message = "这是一份重要合同";
        signature.update(message.getBytes());
        byte[] digitalSignature = signature.sign(); // 生成签名

        // 接收方：验签
        Signature verifySig = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        verifySig.initVerify(keyPair.getPublic()); // 用公钥初始化验签
        verifySig.update(message.getBytes());
        boolean isVerified = verifySig.verify(digitalSignature); // 验证签名

        System.out.println("签名验证结果: " + (isVerified ? "成功，数据完整可信" : "失败，数据可能被篡改"));
    }
}