Java 对称加密

最近在做一个用户 token 功能，学习了加密相关 AES/DES、RSA 等。其中涉及一个对称和非对称加密问题。对称加密虽然没有非对称加密那样安全性高，但好处是加密速度快，但某些场合还是可以选择使用的，例如当下的用户认知机制，它是基于 token 无状态的，每次请求过来都会认证一次，这样就必须要比较高速度的加密解密运算，于是我们选择了 AES 加密方式。

下面是对称加密的工具类，完全可以不依赖其他三方 jar 包。不过有个 base64 方法我封装起来了（下面会补充）。

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;

import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;

import com.ajaxjs.util.Encode;

/**
 * 对称算法
 * @author admin
 *
 */
public class SymmetricCipher {
	public SymmetricCipher() {}
	public SymmetricCipher(String ALGORITHM, int keySize) {
		this.ALGORITHM = ALGORITHM;
		this.keySize = keySize;
	}
	/**
	 * DES = 56 | AES = 128
	 */
	private int keySize = 128;

	/**
	 * 加密算法，可以 DES | AES
	 */
	private String ALGORITHM = "AES";
	
	/**
	 * 加密
	 * 
	 * @param str
	 *            要加密的内容
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return 加密后的内容
	 */
	public String encrypt(String str, String key) {
		// 这里要设置为utf-8不然内容中如果有中文和英文混合中文就会解密为乱码
		return doCipher(true, key, str, str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
	}

	/**
	 * 解密
	 * 
	 * @param str
	 *            要解密的内容
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return 解密后的内容
	 */
	public String decrypt(String str, String key) {
		return doCipher(false, key, str, Encode.base64DecodeAsByte(str));
	}
	
	private String doCipher(boolean isENCRYPT_MODE, String key, String str, byte[] bytes) {
		Cipher cipher = null;
		
		try {
			cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
			cipher.init(isENCRYPT_MODE ? Cipher.ENCRYPT_MODE : Cipher.DECRYPT_MODE, generateKey(key));
		} catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException | NoSuchPaddingException e) {
			e.printStackTrace();
			return null;
		}
		
		byte[] buf;
		try {
			// 为了防止解密时报javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Input length must
			// be multiple of 8 when decrypting with padded cipher异常，
			// 不能把加密后的字节数组直接转换成字符串
			buf = cipher.doFinal(bytes);
		} catch (IllegalBlockSizeException | BadPaddingException e) {
			e.printStackTrace();
			return null;
		}
		
		return isENCRYPT_MODE ? Encode.base64Encode(buf) : Encode.byte2String(buf);
	}

	/**
	 * 获得密钥对象
	 * 
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return 密钥对象
	 */
	private SecretKey generateKey(String key) {
		SecureRandom secureRandom;
		KeyGenerator kg;
		
		try {
			secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
			secureRandom.setSeed(key.getBytes());
			kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
			return null;
		}
		
		kg.init(keySize, secureRandom);
		return kg.generateKey();// 生成密钥
	}
	
	final static SymmetricCipher AES = new SymmetricCipher();
	final static SymmetricCipher DES = new SymmetricCipher("DES", 56);

	/**
	 * AES 加密
	 * 
	 * @param str
	 *            要加密的内容
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return 加密后的内容
	 */
	public static String AES_Encrypt(String str, String key) {
		return AES.encrypt(str, key);
	}

	/**
	 * AES 解密
	 * @param str
	 * @param key
	 * @return
	 */
	public static String AES_Decrypt(String str, String key) {
		return AES.decrypt(str, key);
	}
}

使用方法如下

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

import com.ajaxjs.user.password.SymmetricCipher;

public class TestPassword {
	String input = "cy11Xlbrmzyh:604:301:1353064296";
	String key = "37d5aed075525d4fa0fe635231cba447";
	
	@Test
	public void testEncryption() {
		String EncryptedPassword = SymmetricCipher.AES_Encrypt(input, key);
//		System.out.println("EncryptedPassword::" +EncryptedPassword);
		
		assertEquals(input, SymmetricCipher.AES_Decrypt(EncryptedPassword, key));
	}
}

Base64 编码解码方法

package com.ajaxjs.util;

import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

/**
 * 字符串的编码、解密
 * @author admin
 *
 */
public class Encode {
	/**
	 * 字节转编码为 字符串（ UTF-8 编码）
	 * 
	 * @param bytes
	 *            输入的字节数组
	 * @return 字符串
	 */
	public static String byte2String(byte[] bytes) {
		return new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);
	}
	
	/**
	 * 字符串转为 UTF-8 编码的字符串
	 * 
	 * @param str
	 *            输入的字符串
	 * @return UTF-8 字符串
	 */
	public static String byte2String(String str) {
		return byte2String(str.getBytes());
	}
	
	/**
	 * 将 URL 编码的字符还原，默认 UTF-8 编码
	 * 
	 * @param str
	 *            已 URL 编码的字符串
	 * @return 正常的 Java 字符串
	 */
	public static String urlDecode(String str) {
		try {
			return URLDecoder.decode(str, StandardCharsets.UTF_8.toString());
		} catch (UnsupportedEncodingException e) {
			return null;
		}
	}

	/**
	 * 将字符进行 URL 编码，默认 UTF-8 编码
	 * 
	 * @param str
	 *            正常的 Java 字符串
	 * 
	 * @return 已 URL 编码的字符串
	 */
	public static String urlEncode(String str) {
		try {
			return URLEncoder.encode(str, StandardCharsets.UTF_8.toString());
		} catch (UnsupportedEncodingException e) {
			return null;
		}
	}

	/**
	 * url 网址中文乱码处理。
	 * 如果 Tomcat 过滤器设置了 utf-8 那么这里就不用重复转码了
	 * 
	 * @param str
	 *            通常是 url Query String 参数
	 * @return 中文
	 */
	public static String urlChinese(String str) {
		return byte2String(str.getBytes(StandardCharsets.ISO_8859_1));
	}
	
	/**
	 * BASE64 编码
	 * @param bytes输入的字节数组
	 * @return 已编码的字符串
	 */
	public static String base64Encode(byte[] bytes) {
		return new BASE64Encoder().encode(bytes);
	}
	
	/**
	 * BASE64 编码
	 * 
	 * @param str
	 *            待编码的字符串
	 * @return 已编码的字符串
	 */
	public static String base64Encode(String str) {
		return base64Encode(str.getBytes());
	}
	
	public static byte[] base64DecodeAsByte(String str) {
		BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();

		try {
			return decoder.decodeBuffer(str);
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
			return null;
		}
	}

	/**
	 * BASE64 解码 这里需要强制捕获异常。
	 * 中文乱码：http://s.yanghao.org/program/viewdetail.php?i=54806
	 * 
	 * @param str
	 *            已解码的字符串
	 * @return 已解码的字符串
	 */
	public static String base64Decode(String str) {
		return byte2String(base64DecodeAsByte(str));
	}
}