Java Cipher 深入解析

2023-09-23 20:54:35

引言

Java Cipher 类是一个强大的密码学工具，用于执行加密和解密操作。它提供了一个抽象层，允许开发人员使用各种密码算法，而无需了解其底层实现细节。本文将深入探讨 Cipher 类的功能，通过源码分析揭示其工作原理，并提供使用指南，帮助开发人员充分利用其强大功能。

Cipher 类概览

Cipher 类提供了以下主要功能：

根据指定的密码算法初始化加密或解密操作。
初始化用于加密或解密操作的密钥。
将明文转换为密文或将密文转换为明文。
支持各种加密算法，如 RSA、AES 和 DES。

Cipher 工作原理

1. 初始化

Cipher 类通过调用其 init() 方法进行初始化。该方法需要三个参数：

加密模式： 指定是加密还是解密操作（例如，Cipher.ENCRYPT_MODE）。
密钥： 用于加密或解密操作的密钥。
密钥参数： 特定于所选加密算法的附加参数（例如，密钥长度、密钥生成器等）。

2. 密钥管理

初始化后，Cipher 对象拥有加密或解密密钥。它负责密钥的存储和管理，确保密钥在使用过程中保持安全。

3. 加密和解密

要加密数据，可以使用 Cipher 对象调用 doFinal() 方法，该方法将明文作为参数。类似地，要解密数据，可以使用 doFinal() 方法，将密文作为参数。

使用 Cipher

以下是一个使用 Java Cipher 执行 RSA 加密和解密操作的示例：

import java.security.Cipher;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;

public class RSACipher {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // Generate RSA key pair
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyPairGenerator.initialize(2048);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

        // Get public and private keys
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

        // Encode keys
        byte[] publicKeyBytes = publicKey.getEncoded();
        byte[] privateKeyBytes = privateKey.getEncoded();

        // Convert keys to strings
        String publicKeyString = Base64.getEncoder().encodeToString(publicKeyBytes);
        String privateKeyString = Base64.getEncoder().encodeToString(privateKeyBytes);

        // Initialize Cipher for encryption
        Cipher cipherEncrypt = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
        cipherEncrypt.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);

        // Encrypt data
        String plaintext = "Hello World!";
        byte[] ciphertext = cipherEncrypt.doFinal(plaintext.getBytes());

        // Convert ciphertext to string
        String ciphertextString = Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext);

        // Initialize Cipher for decryption
        Cipher cipherDecrypt = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
        cipherDecrypt.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);

        // Decrypt data
        byte[] decryptedtext = cipherDecrypt.doFinal(ciphertext);

        // Convert decryptedtext to string
        String decryptedtextString = new String(decryptedtext);

        // Print results
        System.out.println("Plaintext: " + plaintext);
        System.out.println("Ciphertext: " + ciphertextString);
        System.out.println("Decryptedtext: " + decryptedtextString);
    }
}