Android经典实战之常见的移动端加密算法和用kotlin进行AES-256加密和解密

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在移动端开发中，数据加密是确保数据传输和存储安全的重要手段。常见的加密算法包括对称加密算法（如 AES）、非对称加密算法（如 RSA）、散列算法（如 SHA-256），以及消息认证码（如 HMAC）。

常见的移动端加密算法

1. 对称加密算法（Symmetric Encryption）

   • AES（Advanced Encryption Standard）：AES 是目前较为流行的对称加密算法，支持密钥长度为 128 位、192 位或 256 位。对称加密的特点是加密和解密使用同一个密钥。
   • DES（Data Encryption Standard）：是一种较老的对称加密算法，因其密钥长度较短（56 位）而不再推荐使用。

2. 非对称加密算法（Asymmetric Encryption）

   • RSA：RSA 是一种广泛使用的非对称加密算法，使用一对公钥和私钥进行加密和解密。非对称加密的特点是加密和解密使用不同的密钥，适合于密钥交换和数字签名。

3. 散列算法（Hash Algorithms）

   • SHA-256（Secure Hash Algorithm 256-bit）：一种常用的散列算法，将输入的数据生成固定长度的散列值，用于数据完整性校验和数字签名。
   • MD5（Message Digest Algorithm 5）：较老的散列算法，已被发现存在安全漏洞，不再推荐使用。

4. 消息认证码（Message Authentication Codes, MACs）

   • HMAC（Hash-based Message Authentication Code）：结合了散列算法和密钥的消息认证码，用于确保数据的完整性和真实性。

使用 Kotlin 进行 AES-256 加密和解密

我们将介绍如何使用 Kotlin 实现 AES-256 加密和解密。以下是所需的步骤：

1. 生成密钥
2. 加密数据
3. 解密数据

工具和库

在 Kotlin 中，我们通常使用 Java 提供的加密库 javax.crypto 来实现这些功能。

代码示例

1. 依赖导入

确保你的项目中已经导入了必要的依赖：

dependencies {
   
    implementation("org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib")
}

1. 密钥生成

AES-256 需要 256 位（32 字节）的密钥。你可以生成一个随机密钥，或者使用一个固定的密钥（不推荐）。

import javax.crypto.KeyGenerator
import javax.crypto.SecretKey

fun generateAESKey(): SecretKey {
    val keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES")
    keyGen.init(256) // 使用 256 位
    return keyGen.generateKey()
}

1. 加密和解密

import java.util.Base64
import javax.crypto.Cipher
import javax.crypto.SecretKey
import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec

private const val AES_ALGORITHM = "AES/GCM/NoPadding"
private const val TAG_LENGTH_BIT = 128
private const val IV_LENGTH_BYTE = 12

fun encrypt(data: String, secretKey: SecretKey): String {
    val cipher = Cipher.getInstance(AES_ALGORITHM)
    val iv = ByteArray(IV_LENGTH_BYTE)
    java.security.SecureRandom().nextBytes(iv)
    val parameterSpec = GCMParameterSpec(TAG_LENGTH_BIT, iv)
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, parameterSpec)
    val encryptedData = cipher.doFinal(data.toByteArray())
    val encryptedIvAndData = ByteArray(iv.size + encryptedData.size)
    System.arraycopy(iv, 0, encryptedIvAndData, 0, iv.size)
    System.arraycopy(encryptedData, 0, encryptedIvAndData, iv.size, encryptedData.size)
    return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedIvAndData)
}

fun decrypt(encryptedData: String, secretKey: SecretKey): String {
    val cipher = Cipher.getInstance(AES_ALGORITHM)
    val encryptedIvAndData = Base64.getDecoder().decode(encryptedData)
    val iv = ByteArray(IV_LENGTH_BYTE)
    System.arraycopy(encryptedIvAndData, 0, iv, 0, iv.size)
    val parameterSpec = GCMParameterSpec(TAG_LENGTH_BIT, iv)
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, parameterSpec)
    val originalData = cipher.doFinal(encryptedIvAndData, iv.size, encryptedIvAndData.size - iv.size)
    return String(originalData)
}

1. 测试加密和解密

fun main() {
    val secretKey = generateAESKey()
    val originalText = "Hello, World!"

    println("Original Text: $originalText")

    val encryptedText = encrypt(originalText, secretKey)
    println("Encrypted Text: $encryptedText")

    val decryptedText = decrypt(encryptedText, secretKey)
    println("Decrypted Text: $decryptedText")
}

代码解释

1、 生成密钥：
使用 KeyGenerator 类生成一个 256 位的 AES 密钥。

2、 加密数据：

• 使用 AES/GCM/NoPadding 模式。
• 生成一个随机的初始化向量（IV）。
• 使用 IV 和密钥来初始化 Cipher 实例。
• 执行加密操作并返回 Base64 编码的加密结果。

3、 解密数据：

• 使用 AES/GCM/NoPadding 模式。
• 从加密数据中提取 IV。
• 使用 IV 和密钥来初始化 Cipher 实例。
• 执行解密操作并返回解密后的原始数据。

这样你就能够在 Kotlin 项目中使用 AES-256 实现数据的安全加密和解密。请注意，使用固定密钥不安全，建议使用安全的密钥管理机制来保护密钥。

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