本文主要谈一下密码学中的加密和数字签名，以及其在java中如何进行使用。对密码学有兴趣的伙伴，推荐看 Bruce Schneier的著作：Applied Crypotography。在jdk1.5的发行版本中安全性方面有了很大的改进，也提供了对RSA算法的直接支持，现在我们从实例入手解决问题（本文仅是作为简单介绍）：
一、密码学上常用的概念
1）消息摘要：
这是一种与消息认证码结合使用以确保消息完整性的技术。主要使用单向散列函数算法，可用于检验消息的完整性，和通过散列密码直接以文本形式保存等，目前广泛使用的算法有MD4、MD5、SHA-1，jdk1.5对上面都提供了支持，在java中进行消息摘要很简单， java.security.MessageDigest提供了一个简易的操作方法：
/**
*MessageDigestExample.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import
java.security.MessageDigest;
/**
*单一的消息摘要算法，不使用密码.可以用来对明文消息（如：密码）隐藏保存
*/
public
class
MessageDigestExample{
public
static
void
main(String[] args)
throws
Exception{
if
(args.length
!=
1
){
System.err.println(
"
Usage:java MessageDigestExample text
"
);
System.exit(
1
);
}
byte
[] plainText
=
args[
0
].getBytes(
"
UTF8
"
);
//
使用getInstance("算法")来获得消息摘要,这里使用SHA-1的160位算法
MessageDigest messageDigest
=
MessageDigest.getInstance(
"
SHA-1
"
);
System.out.println(
"
/n
"
+
messageDigest.getProvider().getInfo());
//
开始使用算法
messageDigest.update(plainText);
System.out.println(
"
/nDigest:
"
);
//
输出算法运算结果
System.out.println(
new
String(messageDigest.digest(),
"
UTF8
"
));
}
}
还可以通过消息认证码来进行加密实现，javax.crypto.Mac提供了一个解决方案，有兴趣者可以参考相关API文档，本文只是简单介绍什么是摘要算法。
这里补充另一个运用消息摘要的方式加密的例子:
public
class
TestEncrypt {
public
TestEncrypt() {
}
/**
*
@param
strSrc :strSrc is a string will be encrypted,
*
@param
encName : encName is the algorithm name will be used.
* encName dafault to "MD5"
*
@return
String
*/
public
String Encrypt(String strSrc, String encName) {
MessageDigest md
=
null
;
String strDes
=
null
;
byte
[] bt
=
strSrc.getBytes();
try
{
if
(encName
==
null
||
encName.equals(
""
)) {
encName
=
"
MD5
"
;
}
md
=
MessageDigest.getInstance(encName);
md.update(bt);
strDes
=
bytes2Hex(md.digest());
//
to HexString
}
catch
(NoSuchAlgorithmException e) {
System.out.println(
"
Invalid algorithm.
"
);
return
null
;
}
return
strDes;
}
public
String bytes2Hex(
byte
[] bts) {
String des
=
""
;
String tmp
=
null
;
for
(
int
i
=
0
; i
<
bts.length; i
++
) {
tmp
=
(Integer.toHexString(bts[i]
&
0xFF
));
if
(tmp.length()
==
1
) {
des
+=
"
0
"
;
}
des
+=
tmp;
}
return
des;
}
public
static
void
main(String[]args) {
TestEncrypt te
=
new
TestEncrypt();
String strSrc
=
"
可以加密汉字.Oh,and english
"
;
System.out.println(
"
Source String:
"
+
strSrc);
System.out.println(
"
Encrypted String:
"
);
System.out.println(
"
Use Def:
"
+
te.Encrypt(strSrc,
null
));
System.out.println(
"
Use MD5:
"
+
te.Encrypt(strSrc,
"
MD5
"
));
System.out.println(
"
Use SHA:
"
+
te.Encrypt(strSrc,
"
SHA-1
"
));
System.out.println(
"
Use SHA-256:
"
+
te.Encrypt(strSrc,
"
SHA-256
"
));
}
}
另外，在javawebparts中的 RequestHelpers里的generateGUID方法也涉及到了MD5的方法，代码如下:
public
static
String generateGUID(HttpServletRequest request) {
String out
=
""
;
try
{
//
Construct a string that is comprised of:
//
Remote IP Address + Host IP Address + Date (yyyyMMdd) +
//
Time (hhmmssSSa) + Requested Path + Session ID +
//
HashCode Of ParameterMap
StringBuffer sb
=
new
StringBuffer(
1024
);
sb.append(request.getRemoteAddr());
InetAddress ia
=
InetAddress.getLocalHost();
sb.append(ia.getHostAddress());
sb.append(
new
SimpleDateFormat(
"
yyyyMMddhhmmssSSa
"
).format(
new
Date()));
String path
=
request.getServletPath();
String pathInfo
=
request.getPathInfo();
if
(pathInfo
!=
null
) {
path
+=
pathInfo;
}
sb.append(path);
sb.append(request.getSession(
false
));
sb.append(request.getParameterMap().hashCode());
String str
=
sb.toString();
//
Now encode the string using an MD5 encryption algorithm.
MessageDigest md
=
MessageDigest.getInstance(
"
md5
"
);
md.update(str.getBytes());
byte
[] digest
=
md.digest();
StringBuffer hexStr
=
new
StringBuffer(
1024
);
for
(
int
i
=
0
; i
<
digest.length; i
++
) {
str
=
Integer.toHexString(
0xFF
&
digest[i]);
if
(str.length()
<
2
) {
str
=
"
0
"
+
str;
}
hexStr.append(str);
}
out
=
hexStr.toString();
}
catch
(NoSuchAlgorithmException nsae) {
log.error(nsae);
}
catch
(UnknownHostException uhe) {
log.error(uhe);
}
//
Return the encrypted string. It should be unique based on the
//
components that comprise the plain text string, and should always be
//
32 characters thanks to the MD5 algorithm.
return
out;
}
//
End generateGUID().
2）私钥加密：
消息摘要只能检查消息的完整性，但是单向的，对明文消息并不能加密，要加密明文的消息的话，就要使用其他的算法，要确保机密性，我们需要使用私钥密码术来交换私有消息。
这种最好理解，使用对称算法。比如：A用一个密钥对一个文件加密，而B读取这个文件的话，则需要和A一样的密钥，双方共享一个私钥（而在web环境下，私钥在传递时容易被侦听）：
使用私钥加密的话，首先需要一个密钥，可用javax.crypto.KeyGenerator产生一个密钥(java.security.Key), 然后传递给一个加密工具(javax.crypto.Cipher),该工具再使用相应的算法来进行加密，主要对称算法有：DES（实际密钥只用到56 位），AES（支持三种密钥长度：128、192、256位），通常首先128位，其他的还有DESede等，jdk1.5种也提供了对对称算法的支持，以下例子使用AES算法来加密：
/**
*PrivateExmaple.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import
javax.crypto.Cipher;
import
javax.crypto.KeyGenerator;
import
java.security.Key;
/**
*私鈅加密，保证消息机密性
*/
public
class
PrivateExample{
public
static
void
main(String[] args)
throws
Exception{
if
(args.length
!=
1
){
System.err.println(
"
Usage:java PrivateExample <text>
"
);
System.exit(
1
);
}
byte
[] plainText
=
args[
0
].getBytes(
"
UTF8
"
);
//
通过KeyGenerator形成一个key
System.out.println(
"
/nStart generate AES key
"
);
KeyGenerator keyGen
=
KeyGenerator.getInstance(
"
AES
"
);
keyGen.init(
128
);
Key key
=
keyGen.generateKey();
System.out.println(
"
Finish generating DES key
"
);
//
获得一个私鈅加密类Cipher，ECB是加密方式，PKCS5Padding是填充方法
Cipher cipher
=
Cipher.getInstance(
"
AES/ECB/PKCS5Padding
"
);
System.out.println(
"
/n
"
+
cipher.getProvider().getInfo());
//
使用私鈅加密
System.out.println(
"
/nStart encryption:
"
);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
byte
[] cipherText
=
cipher.doFinal(plainText);
System.out.println(
"
Finish encryption:
"
);
System.out.println(
new
String(cipherText,
"
UTF8
"
));
System.out.println(
"
/nStart decryption:
"
);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
byte
[] newPlainText
=
cipher.doFinal(cipherText);
System.out.println(
"
Finish decryption:
"
);
System.out.println(
new
String(newPlainText,
"
UTF8
"
));
}
}
3）公钥加密：
上面提到，私钥加密需要一个共享的密钥，那么如何传递密钥呢？web环境下，直接传递的话很容易被侦听到，幸好有了公钥加密的出现。公钥加密也叫不对称加密，不对称算法使用一对密钥对，一个公钥，一个私钥，使用公钥加密的数据，只有私钥能解开（可用于加密）；同时，使用私钥加密的数据，只有公钥能解开（签名）。但是速度很慢（比私钥加密慢100到1000倍），公钥的主要算法有RSA，还包括Blowfish,Diffie-Helman等， jdk1.5种提供了对RSA的支持，是一个改进的地方：
/**
*PublicExample.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import
java.security.Key;
import
javax.crypto.Cipher;
import
java.security.KeyPairGenerator;
import
java.security.KeyPair;
/**
*一个简单的公鈅加密例子,Cipher类使用KeyPairGenerator生成的公鈅和私鈅
*/
public
class
PublicExample{
public
static
void
main(String[] args)
throws
Exception{
if
(args.length
!=
1
){
System.err.println(
"
Usage:java PublicExample <text>
"
);
System.exit(
1
);
}
byte
[] plainText
=
args[
0
].getBytes(
"
UTF8
"
);
//
构成一个RSA密钥
System.out.println(
"
/nStart generating RSA key
"
);
KeyPairGenerator keyGen
=
KeyPairGenerator.getInstance(
"
RSA
"
);
keyGen.initialize(
1024
);
KeyPair key
=
keyGen.generateKeyPair();
System.out.println(
"
Finish generating RSA key
"
);
//
获得一个RSA的Cipher类，使用公鈅加密
Cipher cipher
=
Cipher.getInstance(
"
RSA/ECB/PKCS1Padding
"
);
System.out.println(
"
/n
"
+
cipher.getProvider().getInfo());
System.out.println(
"
/nStart encryption
"
);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key.getPublic());
byte
[] cipherText
=
cipher.doFinal(plainText);
System.out.println(
"
Finish encryption:
"
);
System.out.println(
new
String(cipherText,
"
UTF8
"
));
//
使用私鈅解密
System.out.println(
"
/nStart decryption
"
);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key.getPrivate());
byte
[] newPlainText
=
cipher.doFinal(cipherText);
System.out.println(
"
Finish decryption:
"
);
System.out.println(
new
String(newPlainText,
"
UTF8
"
));
}
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