一文了解jJava中的加密與安全

2022-07-22 14:01:42

一、編碼演演算法

常見的編碼有ASCII碼、Unicode編碼。

字母A的編碼是十六進位制的0x41,字母B是0x42，以此類推；ASCII只能用於英文編碼，最多隻能有127個字元。要想對更多的文字進行編碼，就需要用佔用兩個位元組的Unicode.而中文的“中”字使用Unicode編碼就是0x4e2d，使用UTF-8則需要3個位元組編碼。

所以，最簡單的編碼是直接給每個字元指定一個若干位元組表示的整數，複雜一點的編碼就需要根據已有的編碼推算出來。比如UTF-8編碼，它是一種不定長編碼，但可以從給定字元的Unicode編碼推算出來。

1、URL編碼

1.1概念

URL編碼是瀏覽器傳送給伺服器時使用的編碼，它通常附加在URL的引數部分，eg

https://www.baidu.com/s?wd=%E6%9D%A8%E9%A2%96

之所以需要URL編碼，是因為處於相容性考慮，很多伺服器只識別ASCII字元。但如果URL中包含中文，日文這些非ASCII字元怎麼辦？URL編碼有一套規則：

·如果字元是A~z，a~z, 0~9以及-,_,.,*,則保持不變;

·如果是其他字元，先轉換為UTF-8編碼，然後對每個位元組以%xx表示。

例如:字元"中"的UTF-8編碼是0xe4b8ad，因此，它的URL編碼是%E4%B8%AD。URL編碼總是大寫。

1.2程式碼範例（編碼和解碼）

對URL中的中文進行編碼

package com.yy.demo01;
 
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
 
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        String url  = "http://www.baidu.com/s?wd=";
        String value = "楊穎";
        
        //對URL中的中文進行編碼
        String result = URLEncoder.encode(value, "utf-8");
        System.out.println("URL引數：" + result);
        System.out.println("完整網址：" + (url+result));
        
        
    }
 
}

對URL中的中文進行解碼

package com.yy.demo01;
 
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
 
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        
        //對URL中的中文進行解碼
        String param = "https://www.baidu.com/s?wd=
                     %E6%88%91%E6%9C%AC%E5%B0%86%E5%BF%83%E5%90%91%E6%98%8E%E6%9C%88rn";
        String conent = URLDecoder.decode(param, "utf-8");
        System.out.println(conent);
    }
 
}

注意：URL編碼是編碼演演算法，不是加密演演算法。

URL編碼目的：把任意文字資料編碼為%字首表示的文字，編碼後的文字僅包含A-Z,a-z,0-9,-,_,.,*和%，便於瀏覽器和伺服器處理。

2、Base64編碼

2.1基本概念

URL 編碼是對字元進行編碼，表示成%xx的形式，而Base64編碼是對二進位制資料進行編碼，表示成文字格式。

Base64編碼可以把任意長度的二進位制資料變為純文字，並且純文字內容中且只包含指定字元內容:A~2 .a~z、0~9、+、7、日。它的原理是把3位元組的二進位制資料按6bit一組，用4個int整數表示，然後查表，把int整數用索引對應到字元，得到的字串。

6位整數的範圍總是e ~63，所以，能用64個字元表示:字元A~z 對應索引e~ 25，字元a~z對應索引26~5

2.2在java中，二進位制資料就是byte[ ] 陣列、Java標準庫提供Base64來對byte[ ]陣列進行編碼

編碼程式碼範例：使用Base64.getEncoder().encodeToString("xxxx".getBytes())方法進行編碼（它返回值為一個位元組陣列，所以編碼內容要轉換為位元組！）。

package com.yy.demo01;
 
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
 
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        String content = "紅塵客棧風似刀，驟雨落宿命敲";
        String result = Base64.getEncoder().encodeToString(content.getBytes());
        System.out.println(result);
        
    }
 
}

解碼內容

使用Base64.getDecoder().decode(str)方法進行解碼

package com.yy.demo01;
 
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
 
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        
        String str = "57qi5bCY5a6i5qCI6aOO5Ly85YiA77yM6aqk6Zuo6JC95a6/5ZG95pWy";
        byte[] byteArray = Base64.getDecoder().decode(str);
        String line = new String(byteArray,"utf-8");
        System.out.printf("解碼後：" +line);
        
    }
 
}

2.3、用Base64進行圖片的編碼和解碼

先使用Files.readAllBytes(Paths.get("圖片的本地路徑"))讀取圖片的位元組陣列，然後使用Base64.getEncoder().encodeToString(讀取到的圖片的位元組陣列)來進行編碼，轉化成字串型別。使用Base64.getDecoder().decode(圖片的字串)解碼，Files.write()寫入指定路徑。

package com.yy.demo01;
 
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Base64;
 
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //讀取圖片（位元組陣列）
        byte[] imageByteArray = Files.readAllBytes(Paths.get("C:\Users\LENOVO\Pictures\Saved Pictures\QQ圖片20220505163951.jpg"));
        
        //將位元組陣列進行Base64編碼，轉換成「字串形式」
        String imageDataStr = Base64.getEncoder().encodeToString(imageByteArray);
        System.out.println(imageDataStr);
        
        //Base64解碼
        byte[] imageResultByteArray = Base64.getDecoder().decode(imageDataStr);
        Files.write(Paths.get("D:\1\3\難哄.jpg"), imageResultByteArray);
    }
 
}

2.4、從文字檔案中讀取Mp3檔案

package com.yy.demo01;
 
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Base64;
import java.util.List;
 
public class Test05 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //從文字檔案中讀取Mp3檔案
        List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get("C:\Users\LENOVO\Documents\Tencent Files\2452845234\FileRecv\mojito.txt"));
        
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        
        for(String ln : lines) {
            sb.append(ln);
        }
        
        //Base解碼
        byte[] mp3ArrayBase = Base64.getDecoder().decode(sb.toString());
        Files.write(Paths.get("D:\1\3\mojito.mp3"), mp3ArrayBase);
    }
 
}

二、常見的雜湊演演算法總結

雜湊演演算法（Hash）又稱摘要演演算法（Digest），它的作業是：對任意一組輸入資料進行計算，得到一個固定長度的輸出摘要。雜湊演演算法的目的是；為了驗證原始資料是否被篡改。

雜湊演演算法最重要的特點就是：

.相同的輸入一定得到相同的輸出

.不同的輸入大概率得到不同的輸出

Java字串的hashCode()就是一個雜湊演演算法輸入是任意字串，輸出的是固定的4位元組int整數；

"hello".hashCode(); // 0x5e918d2
"hello, java".hashCode(); // 0x7a9d88e8
"hello, bob".hashCode(); // 0xa0dbae2f

雜湊碰撞

兩個不同的輸入得到了相同的輸出：

"AaAaAa".hashCode(); // 0x7460e8c0
"BBAaBB".hashCode(); // 0x7460e8c0
 
"通話".hashCode(); // 0x11ff03
"重地".hashCode(); // 0x11ff03

常用雜湊演演算法：MD

"MD5"演演算法加密普通字串

package com.yy.demo02;
 
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
 
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        String passWord = "hckzfsd1";
        //7d18b6dc254c73427481f3083a3669
        //7d18b6dc254c734274810f30083a3669
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
            digest.update(passWord.getBytes());
            
            byte[] resultByteArray = digest.digest();
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            
            for(byte bite:resultByteArray) {
                result.append(String.format("%02x", bite));
            }
            
            System.out.println(result);
            System.out.println(result.length());
            
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
}

MD5演演算法加密圖片

package com.yy.demo02;
 
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;
 
public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            byte[] imageByteArray = Files.readAllBytes(Paths.get("D:\1\3\周杰倫.jpg"));
            
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
            digest.update(imageByteArray);
            
            byte[] resultByteArray = digest.digest();
            System.out.println(Arrays.toString(resultByteArray));
            System.out.println(resultByteArray.length);
            
            StringBuilder digestResult = new StringBuilder();
            for(byte b : resultByteArray) {
                digestResult.append(String.format("%02x", b));
            }
            System.out.println(digestResult);
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
}

"SHA-1"演演算法加密普通字串

package com.yy.demo02;
 
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;
 
public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        String passWord = "wbjxxmy";
        String salt = UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5);
        System.out.println(salt);
        
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
            digest.update(passWord.getBytes());
            digest.update(salt.getBytes());
            
            byte[] resultByteArray = digest.digest();
            System.out.println(Arrays.toString(resultByteArray));
            System.out.println(resultByteArray.length);
            
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            for(byte b : resultByteArray) {
                result.append(String.format("%02x", b));
            }
            System.out.println(result);
            
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
 
}

"HmacMD5"加密普通字串

package com.yy.demo02;
 
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;
 
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
 
public class Test06 {
    public static void main(String[] args) {
        String passWord = "zylsmq";
        try {
            //1.生成祕鑰
            //祕鑰生成器KeyGenerator
            KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
            
            //生成祕鑰
            SecretKey key = keyGen.generateKey();
            
            //獲取祕鑰key的位元組陣列（64）
            byte[] keyByteArray = key.getEncoded();
            System.out.println("祕鑰位元組陣列：" + Arrays.toString(keyByteArray));
            System.out.println("祕鑰長度：" + keyByteArray.length);
            
            StringBuilder keyByteResult = new StringBuilder();
            for(byte b : keyByteArray) {
                keyByteResult.append(String.format("%02x", b));
            }
            System.out.println(keyByteResult);
            
            
            //2.加密
            Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
            
            mac.init(key);
            
            //更新原始內容
            mac.update(passWord.getBytes());
            
            //加密
            byte[] resultByteArray = mac.doFinal();
            System.out.println("加密結果：" + resultByteArray.length + "位元組");
            
            StringBuilder resultStr = new StringBuilder();
            for(byte b : resultByteArray) {
                resultStr.append(String.format("%02x", b));
            }
            System.out.println("加密結果：" + resultStr);
            System.out.println("加密結果長度" + resultStr.length());
            
            
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
}

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一文了解jJava中的加密與安全

目錄

一、編碼演演算法

1、URL編碼

2、Base64編碼

二、常見的雜湊演演算法總結

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