【Android】Android加密和解密方式

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

一、不可逆加密

不可逆加密算法的特征是加密过程中不需要使用密钥，输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文，这种加密后的数据是无法被解密的，只有重新输入明文，并再次经过同样不可逆的加密算法处理，得到相同的加密密文并被系统重新识别后，才能真正解密。
如信息摘要（Message Digest）和安全散列（Secure Hash）算法属于此类，常见的算法包括 MD5、SHA1、PBKDF2、bcrypt 等。
特点：
使用MD5和SHA进行加解密：

// MD5加密
private static String toMd5(String str) { 
   

    // 实例化一个指定摘要算法为MD5的MessageDigest对象
 MessageDigest algorithm;
    try { 
   
        algorithm = MessageDigest.getInstance("MD5");
        // 重置摘要以供再次使用
 algorithm.reset();
        // 使用bytes更新摘要
 algorithm.update(str.getBytes());
        // 使用指定的byte数组对摘要进行最后更新,然后完成摘要计算
 return toHexString(algorithm.digest(), "");
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 
   
        e.printStackTrace();
    }

    return null;
}

// SHA加密
private static String toSHA(String str) { 
   
    // 实例化一个指定摘要算法为SHA的MessageDigest对象
 MessageDigest algorithm;
    try { 
   
        algorithm = MessageDigest.getInstance("SHA");
        // 重置摘要以供再次使用
 algorithm.reset();
        // 使用bytes更新摘要
 algorithm.update(str.getBytes());
        // 使用指定的byte数组对摘要进行最后更新,然后完成摘要计算
 return toHexString(algorithm.digest(), "");
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 
   
        e.printStackTrace();
    }

    return null;
}

// 将字符串中的每个字符转换为十六进制
private static String toHexString(byte[] bytes, String separtor) { 
   
    StringBuilder hexString = new StringBuilder();
    for (byte b : bytes) { 
   
        String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
        if (hex.length() == 1) { 
   
            hexString.append("0");
        }
        hexString.append(hex).append(separtor);
    }
    return hexString.toString();
}

二、可逆加密

算法加密

基于算法的加密算法，也被称为古典加密算法，如 HTTP 认证中的 base64，是一种基于64个基本字符，加密后的内容只包含这64个字符，加密后长度会变大。它是最简单的一种算法，一般用于加密URL.
下图为Base64编码表

Base64加解密相关代码

// 需要引入包：java.util.Base64 
// Base64加密
private static String encode(String str) { 
   
    byte[] encodeBytes = Base64.getEncoder().encode(str.getBytes());
    return new String(encodeBytes);
}

// Base64解密
private static String decode(String str) { 
   
    byte[] decodeBytes = Base64.getDecoder().decode(str.getBytes());
    return new String(decodeBytes);
}

对称加密

对称加密：加密和解密的密钥一样。常见的对称加密算法有 DES、3DES、AES。这三者的关系可以理解为迭代和替代。3DES是对DES的发展，AES是为了替代DES.
DES加解密相关代码

public class DESUtil { 
   
    // 初始化向量
 private static byte[] iv = { 
    'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 1, 2, '*' };

    // DES加密
 // encryptText为原文
 // encryptKey为密匙
 private static String encryptDES(String encryptText, String encryptKey)
            throws Exception { 
   
        // 实例化IvParameterSpec对象，使用指定的初始化向量
 IvParameterSpec spec = new IvParameterSpec(iv);
        // 实例化SecretKeySpec类,根据字节数组来构造SecretKeySpec
 SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(encryptKey.getBytes(), "DES");
        // 创建密码器
 Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");
        // 用密码初始化Cipher对象
 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, spec);
        // 执行加密操作
 byte[] encryptData = cipher.doFinal(encryptText.getBytes());
        // 返回加密后的数据
 return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptData);
    }

    // 解密
 private static String decryptDES(String decryptString, String decryptKey)
            throws Exception { 
   
        // 先使用Base64解密
 byte[] base64byte = Base64.getDecoder().decode(decryptString);
        // 实例化IvParameterSpec对象，使用指定的初始化向量
 IvParameterSpec spec = new IvParameterSpec(iv);
        // 实例化SecretKeySpec类,根据字节数组来构造SecretKeySpec
 SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(decryptKey.getBytes(), "DES");
        // 创建密码器
 Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");
        // 用密码初始化Cipher对象
 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, spec);
        // 获取解密后的数据
 byte decryptedData[] = cipher.doFinal(base64byte);
        // 将解密后数据转换为字符串输出
 return new String(decryptedData);
    }

}

AES加解密相关代码

public class AESUtil { 
   
    // 采用对称分组密码体制,密钥长度的最少支持为128、192、256
 String key = "abcdefghijklmnop";
    // 初始化向量参数，AES 为16bytes. DES 为8bytes， 16*8=128
 String initVector = "0000000000000000";
    IvParameterSpec iv;
    SecretKeySpec skeySpec;
    Cipher cipher;

    private static class HOLDER { 
   
        private static AESUtil instance = new AESUtil();
    }

    public static AESUtil getInstance() { 
   
        return HOLDER.instance;
    }

    private AESUtil() { 
   
        try { 
   
            iv = new IvParameterSpec(initVector.getBytes("UTF-8"));
            skeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes("UTF-8"), "AES");
            // 这是CBC模式
 // cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5PADDING");
 // 默认就是ECB模式
 cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5PADDING");
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 
   
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) { 
   
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) { 
   
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public String encrypt(String value) { 
   
        try { 
   
            // CBC模式需要传入向量，ECB模式不需要
 // cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);
 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
            byte[] encrypted = cipher.doFinal(value.getBytes());
            return Base64.encodeToString(encrypted, Base64.DEFAULT);
        } catch (Exception e) { 
   
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public String decrypt(String encrypted) { 
   
        try { 
   
            // CBC模式需要传入向量，ECB模式不需要
 // cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);
 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
            byte[] original = cipher.doFinal(Base64.decode(encrypted, Base64.DEFAULT));
            return new String(original);
        } catch (Exception ex) { 
   
            ex.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

非对称加密

非对称加密：加密和解密的密钥不同，通常是公钥加密私钥解密，当然也可以私钥加密公钥解密，公钥通常用来对内容加密，而私钥既可以解密也可以用来确定是否是对应的公钥加的密，防止他人用错误的公钥进行加密。
非对称加密中另外两个重要的概念是公钥和私钥。公钥对外公开，任何人均可持有和使用；私钥自行保管，其安全性是通信安危的关键。常见的算法有 RSA、DH（Diffie-Hellman）、椭圆曲线算法（Elliptic curve cryptography，ECC）。
私钥和公钥的作用一般分为两种：
公钥加密，私钥解密，主要用于通信；
私钥加密（签名），公钥解密（验证），主要用于数字签名。
RSA算法相关代码

 public class RSAUtil { 
   

    public static final String RSA = "RSA";
    public static final String ECB_PKCS1_PADDING = "RSA/ECB/PKCS1Padding";
    // 秘钥默认长度
 public static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 2048;
    // 当要加密的内容超过bufferSize，则采用partSplit进行分块加密
 public static final byte[] DEFAULT_SPLIT = "#PART#".getBytes();
    // 当前秘钥支持加密的最大字节数
 public static final int DEFAULT_BUFFERSIZE = (DEFAULT_KEY_SIZE / 8) - 11;

    // 随机生成RSA密钥对，密钥长度，范围：512～2048
 public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keyLength) { 
   
        try { 
   
            KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);
            kpg.initialize(keyLength);
            return kpg.genKeyPair();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 
   
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /** * 私钥加密 * @param data 待加密数据 * @param privateKey 密钥 * @return byte[] 加密数据 */
 public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception { 
   
        // 得到私钥
 PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);
        // 数据加密
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPrivate);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    // 使用私钥进行解密
 public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception { 
   
        // 得到私钥
 PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);
        // 解密数据
 Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPrivate);
        byte[] arr = cp.doFinal(encrypted);
        return arr;
    }

    // 用公钥对字符串进行加密
 public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception { 
   
        // 得到公钥
 X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);
        // 加密数据
 Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPublic);
        return cp.doFinal(data);
    }

    /** * 公钥解密 * @param data 待解密数据 * @param publicKey 密钥 * @return byte[] 解密数据 */
 public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception { 
   
        // 得到公钥
 X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);
        // 数据解密
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPublic);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    // 以下开始分段解密
 // 使用私钥分段解密
 public static byte[] decryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception { 
   
        int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;
        if (splitLen <= 0) { 
   
            return decryptByPrivateKey(encrypted, privateKey);
        }
        int dataLen = encrypted.length;
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(1024);
        int latestStartIndex = 0;
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) { 
   
            byte bt = encrypted[i];
            boolean isMatchSplit = false;
            if (i == dataLen - 1) { 
   
                // 到data的最后了
 byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);
                for (byte b : decryptPart) { 
   
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            } else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) { 
   
                // 这个是以split[0]开头
 if (splitLen > 1) { 
   
                    if (i + splitLen < dataLen) { 
   
                        // 没有超出data的范围
 for (int j = 1; j < splitLen; j++) { 
   
                            if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) { 
   
                                break;
                            }
                            if (j == splitLen - 1) { 
   
                                // 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段
 isMatchSplit = true;
                            }
                        }
                    }
                } else { 
   
                    // split只有一位，则已经匹配了
 isMatchSplit = true;
                }
            }
            if (isMatchSplit) { 
   
                byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);
                for (byte b : decryptPart) { 
   
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        { 
   
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) { 
   
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }

    // 私钥分段加密
 public static byte[] encryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception { 
   
        int dataLen = data.length;
        if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) { 
   
            return encryptByPrivateKey(data, privateKey);
        }
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(2048);
        int bufIndex = 0;
        int subDataLoop = 0;
        byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) { 
   
            buf[bufIndex] = data[i];
            if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) { 
   
                subDataLoop++;
                if (subDataLoop != 1) { 
   
                    for (byte b : DEFAULT_SPLIT) { 
   
                        allBytes.add(b);
                    }
                }
                byte[] encryptBytes = encryptByPrivateKey(buf, privateKey);
                for (byte b : encryptBytes) { 
   
                    allBytes.add(b);
                }
                bufIndex = 0;
                if (i == dataLen - 1) { 
   
                    buf = null;
                } else { 
   
                    buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];
                }
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        { 
   
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) { 
   
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }

    // 用公钥对字符串进行分段加密
 public static byte[] encryptByPublicKeyForSpilt(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception { 
   
        int dataLen = data.length;
        if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) { 
   
            return encryptByPublicKey(data, publicKey);
        }
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(2048);
        int bufIndex = 0;
        int subDataLoop = 0;
        byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) { 
   
            buf[bufIndex] = data[i];
            if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) { 
   
                subDataLoop++;
                if (subDataLoop != 1) { 
   
                    for (byte b : DEFAULT_SPLIT) { 
   
                        allBytes.add(b);
                    }
                }
                byte[] encryptBytes = encryptByPublicKey(buf, publicKey);
                for (byte b : encryptBytes) { 
   
                    allBytes.add(b);
                }
                bufIndex = 0;
                if (i == dataLen - 1) { 
   
                    buf = null;
                } else { 
   
                    buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];
                }
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        { 
   
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) { 
   
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }

    // 公钥分段解密
 public static byte[] decryptByPublicKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] publicKey) throws Exception { 
   
        int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;
        if (splitLen <= 0) { 
   
            return decryptByPublicKey(encrypted, publicKey);
        }
        int dataLen = encrypted.length;
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(1024);
        int latestStartIndex = 0;
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) { 
   
            byte bt = encrypted[i];
            boolean isMatchSplit = false;
            if (i == dataLen - 1) { 
   
                // 到data的最后了
 byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);
                for (byte b : decryptPart) { 
   
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            } else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) { 
   
                // 这个是以split[0]开头
 if (splitLen > 1) { 
   
                    if (i + splitLen < dataLen) { 
   
                        // 没有超出data的范围
 for (int j = 1; j < splitLen; j++) { 
   
                            if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) { 
   
                                break;
                            }
                            if (j == splitLen - 1) { 
   
                                // 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段
 isMatchSplit = true;
                            }
                        }
                    }
                } else { 
   
                    // split只有一位，则已经匹配了
 isMatchSplit = true;
                }
            }
            if (isMatchSplit) { 
   
                byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);
                for (byte b : decryptPart) { 
   
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        { 
   
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) { 
   
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }
}