Java培訓(xùn)：看懂這篇文章-你就懂了信息安全的密碼學(xué)

　　一、前言

　　 一個(gè)信息系統(tǒng)缺少不了信息安全模塊，今天就帶著大家全面了解并學(xué)習(xí)一下信息安全中的密碼學(xué)知識(shí)，本文將會(huì)通過(guò)案例展示讓你了解抽象的密碼學(xué)知識(shí)，閱讀本文你將會(huì)有如下收獲：

　　+ 熟悉現(xiàn)代密碼學(xué)體系包含的主流密碼技術(shù)

　　+ 掌握Base64和Hex編碼技術(shù)的特性與使用案例

　　+ 掌握對(duì)稱密碼和非對(duì)稱密碼的特性與使用案例

　　+ 掌握混合密碼系統(tǒng)和隨機(jī)數(shù)的特征與使用案例

　　二、關(guān)于密碼

　　提到密碼，你的第一印象是什么?我們平時(shí)登錄微信、郵箱都需要輸入用戶名和密碼，或者用手機(jī)支付也需要輸入支付密碼，大部分人想到的可能就是這些情形中涉及到的密碼。然而本文即將討論的密碼與此密碼完全是不同的概念。實(shí)際上無(wú)論是微信還是支付寶或者其他系統(tǒng)要求輸入的密碼都只是一種身份驗(yàn)證的憑證，也就正確的密碼是可以證明你是這個(gè)賬號(hào)的主人的證據(jù)。這種密碼準(zhǔn)確來(lái)講叫做口令比較合適，對(duì)應(yīng)英文中的password、pin。

　　本文中提到的密碼是什么呢?實(shí)際上，密碼(cryptography)是一個(gè)極其龐大復(fù)雜的信息處理體系，涉及到信息的機(jī)密性、完整性、認(rèn)證、不可否認(rèn)性等眾多方面，由此衍生出的很多保護(hù)我們信息安全的技術(shù)，這些技術(shù)我們一般統(tǒng)稱為密碼技術(shù)。密碼技術(shù)是密碼學(xué)的核心。

　　數(shù)學(xué)與密碼技術(shù)的關(guān)系：數(shù)學(xué)是密碼技術(shù)的基礎(chǔ)，復(fù)雜的密碼技術(shù)往往都會(huì)涉及到復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。

　　密碼學(xué)：密碼學(xué)是網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全、區(qū)塊鏈等領(lǐng)域的基礎(chǔ)，常見(jiàn)的對(duì)稱密碼、公鑰密鑰、散列函數(shù)等，都屬于密碼學(xué)范疇。密碼學(xué)中的密碼技術(shù)比如“密碼”可以讓竊聽(tīng)者無(wú)法解讀竊取的信息，“單項(xiàng)散列函數(shù)”可以檢測(cè)出消息是否被篡改，“數(shù)字簽名”可以確定消息是否來(lái)源于合法的發(fā)送者。

　　三、信息安全

1. 概念

　　
       信息安全是指信息網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞 、 更改 、泄露、否認(rèn)等，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運(yùn)行，信息服務(wù)不中斷。 信息安全安全是建立在以密碼技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)安全領(lǐng)域，輔以通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的內(nèi)容。

　　2. 與密碼學(xué)的關(guān)系

　　+ 密碼學(xué)是保障信息安全的核心技術(shù) ，但不是提供信息安全的唯一方式 。

　　+ 信息安全是密碼學(xué)研究與發(fā)展的目的 。

　　+ 信息安全的理論基礎(chǔ)是密碼學(xué)，信息安全的問(wèn)題根本解決往往依靠密碼學(xué)理論 。

　　3. 密碼學(xué)與信息安全常識(shí)

　　+ 不要使用保密的密碼算法

　　+ 使用低強(qiáng)度的密碼比不進(jìn)行加密更危險(xiǎn)

　　+ 任何密碼總有一天會(huì)被破解

　　+ 密碼只是信息安全的一部分

　　四、現(xiàn)代密碼學(xué)體系

　　信息安全及密碼學(xué)技術(shù)，是整個(gè)信息技術(shù)的基石。在西方語(yǔ)文中，密碼學(xué)一詞源于希臘語(yǔ)，krypto意思是隱藏，graphene是書寫的意思。密碼學(xué)的發(fā)展總共經(jīng)歷了四個(gè)階段：遠(yuǎn)古密碼、古典密碼、近代密碼和現(xiàn)代密碼，這四個(gè)階段的發(fā)展歷史詳細(xì)介紹可參見(jiàn)文章最后的附錄部分，接下來(lái)本文內(nèi)容主要介紹的是現(xiàn)代密碼學(xué)所涉及到的密碼知識(shí)。

　　1. 信息安全威脅與密碼技術(shù)

　　該圖完整的展示了信息安全面臨的威脅與解決方案中會(huì)用到的密碼技術(shù)，本文側(cè)重于介紹有關(guān)于保證數(shù)據(jù)機(jī)密性的密碼技術(shù)。

　　2. 密碼算法及重要概念

　　將明文通過(guò)處理變換為密文的規(guī)則稱為加密算法，將密文恢復(fù)成明文的規(guī)則稱為解密算法，加密解密一起稱為密碼算法。

　　+ 明文 (Plaintext)： 信息的原始數(shù)據(jù)

　　+ 密文(Ciphertext)：明文經(jīng)過(guò)編碼變換所生成的數(shù)據(jù)

　　+ 加密(Encryption)：對(duì)明文進(jìn)行編碼變換生成密文的過(guò)程

　　+ 解密(Decryption)：將密文恢復(fù)成明文的過(guò)程

　　+ 密鑰：密碼算法需要用到密鑰的，密鑰就相當(dāng)于保險(xiǎn)庫(kù)大門的鑰匙，重要性不言而喻，所以切記不要泄露密碼的密鑰。 密鑰 (Key)：控制明文與密文之間相互變換的，分為加密密鑰和解密密鑰。

　　3. ASCII編碼

　　**ASCII碼** 是現(xiàn)今最通用的單字節(jié)編碼系統(tǒng)，并等同于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 646 。在這個(gè)頁(yè)面，你可以找到8位的256個(gè)字符、ASCII碼表和Windows-1252 (code page 1252，它是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8859-1的一個(gè)擴(kuò)展字符集) 標(biāo)準(zhǔn)保持一致;

　　**ASCII碼** 是 **A**merican **S**tandard **C**ode for **I**nformation **I**nterchange 的縮寫，而不是ASCⅡ(羅馬數(shù)字2)，有很多人在這個(gè)地方產(chǎn)生誤解;

　　**ASCII碼** 規(guī)范于1967年第一次發(fā)布，最后一次更新是在1986年，它包含了33個(gè)控制字符(具有某些特殊功能但是無(wú)法顯示的字符)和95個(gè)可顯示字符;

　　ASCII碼大致可以分作三部分組成。

　　第一部分是：ASCII非打印控制字符

　　第二部分是：ASCII打印字符

　　第三部分是：擴(kuò)展ASCII打印字符

　　3.1 第一部分：ASCII非打印控制字符表

　　ASCII表上的數(shù)字0–31分配給了控制字符，用于控制像打印機(jī)等一些外圍設(shè)備。例如，12代表?yè)Q頁(yè)/新頁(yè)功能。此命令指示打印機(jī)跳到下一頁(yè)的開(kāi)頭。(參詳ASCII碼表中0-31)

　　3.2 第二部分：ASCII打印字符

　　數(shù)字 32–126 分配給了能在鍵盤上找到的字符，當(dāng)您查看或打印文檔時(shí)就會(huì)出現(xiàn)。數(shù)字127代表 DELETE 命令。(參詳ASCII碼表中32-127)

　　3.3 第三部分：擴(kuò)展ASCII打印字符

　　擴(kuò)展的ASCII字符滿足了對(duì)更多字符的需求。擴(kuò)展的ASCII包含ASCII中已有的128個(gè)字符(數(shù)字0–32顯示在下圖中)，又增加了128個(gè)字符，總共是256個(gè)。即使有了這些更多的字符，許多語(yǔ)言還是包含無(wú)法壓縮到256個(gè)字符中的符號(hào)。因此，出現(xiàn)了一些ASCII的變體來(lái)囊括地區(qū)性字符和符號(hào)。例如，許多軟件程序把ASCII表(又稱作ISO8859-1)用于北美、西歐、澳大利亞和非洲的語(yǔ)言。

　　4. 字符串的ASCII碼與二進(jìn)制位

``````java
public class ASCIITest {

    @Test
    public void test01() {
        String str = "heima";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        for (byte b : bytes) {
            //打印ascii碼
            System.out.println(b);

            //獲取二進(jìn)制位
            String s = Integer.toBinaryString(b);
            System.out.println(s);
        }
    }
   
   
    @Test
    public void test02() throws UnsupportedEncodingException {
        String str = "黑馬"; //中文UTF-8編碼一個(gè)漢字占3個(gè)字節(jié)，中文GBK編碼一個(gè)漢字占2個(gè)字節(jié)。
        byte[] bytes = str.getBytes("UTF-8");
        System.out.println("字節(jié)個(gè)數(shù)："+ bytes.length);
        char[] chars = str.toCharArray();

        for (char c : chars) {
            //打印字符
            System.out.println(c);
            //字符類型會(huì)自動(dòng)提升為int類型，獲取二進(jìn)制值（10進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制）
            String s = Integer.toBinaryString(c);
            System.out.println(s);
        }
    }

}  
``````

　　5.1 Hex編碼

　　1字節(jié)=8位2進(jìn)制，比如小寫字母a，ASCII表對(duì)應(yīng)十進(jìn)制為97，二進(jìn)制表示為01100001

　　1字節(jié)=2位16進(jìn)制，比如小寫字母a，ASCII表對(duì)應(yīng)十進(jìn)制為97, 十六進(jìn)制表示為61

　　+ 因?yàn)橐粋€(gè)字節(jié)中存在8個(gè) bit可以表示256個(gè)字符，而非擴(kuò)展 ASCII 碼只能表示0-127種字符，為了能完整地表示一個(gè)字節(jié)，可以將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以 Hex 編碼也被稱作為 Base16 編碼，相比于原先8位表示一個(gè)字節(jié)，Hex 編碼能夠只用2位表示一個(gè)字節(jié)。Hex 編碼最常用于二進(jìn)制文件查看時(shí)展示的編碼，如010Editor 就可以支持查看二進(jìn)制文件。

　　+ 使用16個(gè)可見(jiàn)字符來(lái)表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)組，編碼后數(shù)據(jù)大小將x2

　　+ 1個(gè)字符需要用2個(gè)可見(jiàn)字符來(lái)表示

　　##### 5.1.1 代碼示例

　　引入依賴

``````xml
 <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>commons-codec</groupId>
            <artifactId>commons-codec</artifactId>
            <version>1.14</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>commons-io</groupId>
            <artifactId>commons-io</artifactId>
            <version>2.6</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.5</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
  </dependencies>

　　``````

　　單元測(cè)試：

```````java
public class HexDemoTest {

    @Test
    public void test01() {
        String data = "itcast" ;
        byte[] bytes = data.getBytes() ;
        //測(cè)試hex
        String encoded = Hex.encodeHexString(bytes) ;
        System.out.println(encoded);
    }

}

　　```````

　   5.2 base64編碼

　　+ Base64編碼要求把3個(gè)8位字節(jié)(3乘8=24)轉(zhuǎn)化為4個(gè)6位的字節(jié)(4乘6=24)，之后在6位的前面補(bǔ)兩個(gè)0，形成8位一個(gè)字節(jié)的形式。 如果剩下的字符不足3個(gè)字節(jié)，則用0填充，輸出字符使用'='，因此編碼后輸出的文本末尾可能會(huì)出現(xiàn)1或2個(gè)'='。為了保證所輸出的編碼位可讀字符，Base64制定了一個(gè)編碼表，以便進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。編碼表的大小為2^6=64，這也是Base64名稱的由來(lái)。標(biāo)準(zhǔn)base64只有64個(gè)字符(大寫A到Z、小寫a到z、數(shù)字0到9、“+”和“/”)以及用作后綴等號(hào);

　　+ Base64是網(wǎng)絡(luò)上最常見(jiàn)的用于傳輸8Bit字節(jié)碼的可讀性編碼算法之一

　　+ 以每 3 個(gè) 字符(1Byte=8bit)為一組，然后針對(duì)每組，首先獲取每個(gè)字符的 ASCII 編碼(字符'a'=97=01100001)，然后將 ASCII 編碼轉(zhuǎn)換成 8 bit 的二進(jìn)制，得到一組 3 * 8=24 bit 的字節(jié)。然后再將這 24 bit 劃分為 4 個(gè) 6 bit 的字節(jié)，并在每個(gè) 6 bit 的字節(jié)前面都填兩個(gè)高位 0，得到 4 個(gè) 8 bit 的字節(jié)，然后將這 4 個(gè) 8 bit 的字節(jié)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，對(duì)照 BASE64 編碼表 (下表)，得到對(duì)應(yīng)編碼后的字符。

　　+ 使用64個(gè)可見(jiàn)字符來(lái)表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)組，編碼后數(shù)據(jù)大小變成原來(lái)的4/3

　　+ 3個(gè)字符用4個(gè)可見(jiàn)字符來(lái)表示

　　5.2.1 原理示例1-足夠三字節(jié)

　　+ 第一步："jay"、“a”、"n"對(duì)應(yīng)的ASCII碼值分別為106，97，121，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值是01101010、01100001、01111001。如圖第二三行所示，由此組成一個(gè)24位的二進(jìn)制字符串。

　　+ 第二步：如圖第四行，將24位每6位二進(jìn)制位一組分成四組。

　　+ 第三步：在上面每一組前面補(bǔ)兩個(gè)0(紅色背景)，擴(kuò)展成32個(gè)二進(jìn)制位，此時(shí)變?yōu)樗膫€(gè)字節(jié)：00011010、00100110、00000101、00111001。分別對(duì)應(yīng)的值(Base64編碼索引)為：26、38、5、57。

　　+ 第四步：用上面的值在Base64編碼表中進(jìn)行查找，分別對(duì)應(yīng)：a、m、F、5。因此“jay”Base64編碼之后就變?yōu)椋篴mF5。

　　 5.2.2 代碼示例1-足夠三字節(jié)

``````java
public class Base64DemoTest {

    @Test
    public void test01() {
        //jay正好三個(gè)字節(jié)，編碼后輸出的結(jié)果沒(méi)有=
        System.out.println(Base64.encodeBase64String("jay".getBytes()));
    }
}

　　``````

　　5.2.3 原理示例2-不夠三字節(jié)

　　如果字節(jié)不足三個(gè)怎么辦，分組的時(shí)候不組8位的都補(bǔ)0，計(jì)算沒(méi)結(jié)果的=號(hào)代替

　　
       5.2.4 代碼示例2-不夠三字節(jié)

　　
       單元測(cè)試：

``````java
public class Base64Demo {

    @Test
    public void test02() {
        //ja不夠三個(gè)字節(jié)，編碼后一定會(huì)有=
        System.out.println(Base64.encodeBase64String("ja".getBytes()));
    }
}

　　``````

　　5.3 代碼示例-編碼與解碼

　　單元測(cè)試：

``````java
/**
 * hex編碼與base64編碼測(cè)試
 */
public class HexAndBase64Test {

    @Test
    public void test() throws DecoderException {
        String data = "黑馬程序員" ;
        byte[] bytes = data.getBytes() ;
        //測(cè)試hex
        String encryStr = Hex.encodeHexString(bytes) ;
        String decryStr = new String(Hex.decodeHex(encryStr.toCharArray())) ;
        System.out.println("Hex編碼解碼："+ encryStr  + " | " + decryStr) ;

        //測(cè)試base64
        encryStr = Base64.encodeBase64String(bytes) ;
        decryStr = new String(Base64.decodeBase64(encryStr.getBytes()) );
        System.out.println("Base64編碼解碼："+ encryStr  + " | " + decryStr) ;
    }
}

　　``````

　　上面我們已經(jīng)看到了Base64就是用6位(2的6次冪就是64)表示字符，因此成為Base64。同理，Base32就是用5位，Base16就是用4位。

　　對(duì)比：hex編碼速度快，體積大;base64編碼速度慢，體積小

　　6. 密碼分類

　　6.1 對(duì)稱密碼

　　加密密鑰和解密密鑰相同，又稱傳統(tǒng)密碼體制、共享密鑰密碼體制、秘密密鑰體制或單密鑰體制。從密鑰使用方式上分為分組密碼和序列密碼 ，這點(diǎn)后文會(huì)有介紹。

　　對(duì)稱加密算法的優(yōu)點(diǎn)：算法公開(kāi)、計(jì)算量小、加密速度快、加密效率高。

　　對(duì)稱加密算法的缺點(diǎn)：交易雙方都使用同樣鑰匙，安全性得不到保證。此外，每對(duì)用戶每次使用對(duì)稱加密算法時(shí)，都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙，這會(huì)使得發(fā)收信雙方所擁有的鑰匙數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，密鑰管理成為用戶的負(fù)擔(dān)。對(duì)稱加密算法在分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上使用較為困難，主要是因?yàn)槊荑€管理困難，使用成本較高。

　　對(duì)稱加密通常使用的是相對(duì)較小的密鑰，一般小于256 bit。因?yàn)槊荑€越大，加密越強(qiáng)，但加密與解密的過(guò)程越慢。如果你只用1 bit來(lái)做這個(gè)密鑰，那黑客們可以先試著用0來(lái)解密，不行的話就再用1解;但如果你的密鑰有1 MB大，黑客們可能永遠(yuǎn)也無(wú)法破解，但加密和解密的過(guò)程要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。密鑰的大小既要照顧到安全性，也要照顧到效率，是一個(gè)trade-off。

　　常用對(duì)稱加密算法

　　1. DES(Data Encryption Standard)：數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，速度較快，適用于加密大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。

　　2. 3DES(Triple DES)：是基于DES，對(duì)一塊數(shù)據(jù)用三個(gè)不同的密鑰進(jìn)行三次加密，強(qiáng)度更高。

　　3. AES(Advanced Encryption Standard)：高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，是下一代的加密算法標(biāo)準(zhǔn)，速度快，安全級(jí)別高，支持128、192、256、512位密鑰的加密。

　　算法特征

　　1. 加密方和解密方使用同一個(gè)密鑰，一旦密鑰文件泄漏, 就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)暴露

　　2. 加密解密的速度比較快，適合數(shù)據(jù)比較長(zhǎng)時(shí)的使用，可以加密大文件

　　3. 密鑰傳輸?shù)倪^(guò)程不安全，且容易被破解，密鑰管理也比較麻煩。

　　4. 加密后編碼表找不到對(duì)應(yīng)字符, 出現(xiàn)亂碼

　　5. 一般結(jié)合Base64使用

　　6.1.1 DES

　　+ DES是1997年美國(guó)聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)中所采用的一種對(duì)稱密碼算法，一直以來(lái)被美國(guó)以及其他國(guó)家的政府和銀行等廣泛采用。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，DES已經(jīng)被暴力破解，1997年用時(shí)96天破譯密鑰，1998年41天破譯密鑰，到了1999年只用22小時(shí)15分鐘就可以破譯。

　　+ DES技術(shù)是一種將64比特的明文加密成64比特的密文的對(duì)稱密碼算法,因此理論上來(lái)講,他的密鑰長(zhǎng)度也是64位,但因?yàn)樵贒ES的密鑰中每隔7比特,就會(huì)設(shè)置一個(gè)用于錯(cuò)誤檢查的比特,所以實(shí)際上DES的密鑰的長(zhǎng)度只有56比特。

　　+ DES是以64比特的明文(比特序列)為一個(gè)單位進(jìn)行加密,這64比特的單位成為分組，一般來(lái)說(shuō),以分組為單位進(jìn)行處理的密碼算法稱為分組密碼。

　　+ DES每次每次只能加密64比特的數(shù)據(jù)，如果要加密的明文比較長(zhǎng)，就需要對(duì)DES加密進(jìn)行迭代(反復(fù))，而迭代的具體方案就稱為模式。

　　> Java中有關(guān)對(duì)稱和非對(duì)稱加密的核心類：javax.crypto.Cipher

　　代碼示例

``````java
/**
 * DES加密算法測(cè)試
 */
public class DesTest {

    /**
     * 測(cè)試DES加密
     */
    @Test
    public void testEncrypt() throws Exception {
        //明文
        String text = "黑馬程序員";
        //密鑰，長(zhǎng)度必須為8個(gè)字節(jié)（字符）
        byte[] secretKeyBytes = "12345678".getBytes();
        //secretKeyBytes  = generateSecretKey("DES", 56);
        // Cipher：獲取密碼對(duì)象，參數(shù)按"算法/模式/填充模式"
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");

        // 參數(shù)1：密鑰，key的字節(jié)數(shù)組，參數(shù)2：加密算法
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(secretKeyBytes, "DES");
        //加密對(duì)象初始化數(shù)據(jù)，參數(shù)1：模式，有加密模式和解密模式，參數(shù)2：密鑰規(guī)則
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks);
        //執(zhí)行加密，得到加密結(jié)果
        byte[] bytes = cipher.doFinal(text.getBytes());
        //輸出字節(jié)，因?yàn)閍scii碼有負(fù)數(shù)，解析不出來(lái)，所以亂碼
        //將byte數(shù)組轉(zhuǎn)成ASCII編碼，必須確保byte數(shù)組的值在ASCII的可視字符范圍，否則會(huì)出現(xiàn)亂碼，
        //因?yàn)锳SCII的取值范圍比byte小，byte的取值范圍是-128到127
        for (byte b : bytes) {
            System.out.println(b);
        }
        // 打印密文
        System.out.println(new String(bytes));

        //將byte數(shù)組轉(zhuǎn)成Base64編碼。
        String result = Base64.encodeBase64String(bytes);
        System.out.println("加密后的值：" + result);
    }

    /**
     * 測(cè)試DES解密
     */
    @Test
    public void testDecrypt() throws Exception {
        //密文
        String crpyt = "+rBmhkThnKQf8IJTM/qmMA==";

        //密鑰，長(zhǎng)度必須為8個(gè)字節(jié)（字符）
        byte[] secretKeyBytes = "12345678".getBytes();
        //獲取Cipher對(duì)象
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
        // 指定密鑰規(guī)則
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(secretKeyBytes, "DES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sks);
        //解密，上面使用的base64編碼，下面直接用密文
        byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(crpyt));
        //  因?yàn)槭敲魑?，所以直接返?
        String text = new String(bytes);
        System.out.println("解密后的值："+ text) ;
    }

    /**
     * 生成密鑰
     * @param algorithm 算法
     * @param len  密鑰長(zhǎng)度
     */
    public static byte[] generateSecretKey(String algorithm, int len) throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(algorithm);//密鑰生成器
        keyGenerator.init(len);//密鑰長(zhǎng)度
        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();//生成密鑰
        return secretKey.getEncoded(); //密鑰字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)字符串
    }
}

　　``````

　　6.1.2 3DES

　　+ 三重DES，是為了加強(qiáng)DES的強(qiáng)度，將DES重復(fù)3次所得到的一種密碼算法。明文需經(jīng)過(guò)3次DES處理才能得到最后密文，由于DES密鑰實(shí)際長(zhǎng)度為56比特，因此3DES的密鑰密鑰實(shí)際長(zhǎng)度就是56*3=168比特。通過(guò)增加迭代次數(shù)提高安全性，常應(yīng)用在銀行等金融機(jī)構(gòu)。

　　+ DES密鑰長(zhǎng)度是8字節(jié)(64比特)，3DES密鑰長(zhǎng)度是24字節(jié)(192比特)

　　+ 三重DES不是進(jìn)行三次DES加密(加密-加密-加密)，而是加密-解密-加密的過(guò)程。

　　+ 加密過(guò)程：用第一支密鑰對(duì)原文進(jìn)行加密，再使用第二支密鑰對(duì)第一步操作后的信息進(jìn)行解密，最后使用第三支密鑰對(duì)第二步操作后的信息進(jìn)行加密得到最終密文。

　　解密過(guò)程：用第三支密鑰對(duì)密文進(jìn)行解密，再采用第二支密鑰進(jìn)行加密，最后采用第一支密鑰解密得到原文。

　　+ 三重DES中所有密鑰都相同時(shí)，三重DES等同于普通DES，因?yàn)榍皟刹郊用芙饷芎蟮玫降氖窃瓉?lái)的明文。

　　+ EDE：表示加密(Encryption)-> 解密(Decryption)->加密(Encryption)這個(gè)流程。

　　+ 缺點(diǎn)：處理速度較慢、密鑰計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)、加密效率不高。

``````java
/**
 * 3DES加密算法測(cè)試
 */
public class Des3Test {

    /**
     * 測(cè)試3DES加密
     */
    @Test
    public void testEncrypt() throws Exception {
        //明文
        String text = "黑馬程序員";
        //密鑰，長(zhǎng)度必須24個(gè)字節(jié)（字符）
        byte[] secretKeyBytes = "123456781234567812345678".getBytes();
        //可指定密鑰實(shí)際長(zhǎng)度是168
        //secretKeyBytes  = generateSecretKey("DESede", 168);
        // Cipher：獲取密碼對(duì)象，參數(shù)按"算法/模式/填充模式"
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede");

        // 參數(shù)1：密鑰，key的字節(jié)數(shù)組，參數(shù)2：加密算法
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(secretKeyBytes, "DESede");
        //加密對(duì)象初始化數(shù)據(jù)，參數(shù)1：模式，有加密模式和解密模式，參數(shù)2：密鑰規(guī)則
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks);
        //執(zhí)行加密，得到加密結(jié)果
        byte[] bytes = cipher.doFinal(text.getBytes());

        //將byte數(shù)組轉(zhuǎn)成Base64編碼。
        String result = Base64.encodeBase64String(bytes);
        System.out.println("加密后的值：" + result);
    }

    /**
     * 測(cè)試3DES解密
     */
    @Test
    public void testDecrypt() throws Exception {
        //密文
        String crpyt = "+rBmhkThnKQf8IJTM/qmMA==";

        //密鑰，長(zhǎng)度必須24個(gè)字節(jié)（字符）
        byte[] secretKeyBytes = "123456781234567812345678".getBytes();
        //獲取Cipher對(duì)象
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede");
        // 指定密鑰規(guī)則
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(secretKeyBytes, "DESede");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sks);
        //解密，上面使用的base64編碼，下面直接用密文
        byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(crpyt));
        //  因?yàn)槭敲魑?，所以直接返?
        String text = new String(bytes);
        System.out.println("解密后的值："+ text) ;
    }

    /**
     * 生成密鑰
     * @param algorithm 算法
     * @param len  密鑰長(zhǎng)度
     */
    public static byte[] generateSecretKey(String algorithm, int len) throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(algorithm);//密鑰生成器
        keyGenerator.init(len);//密鑰長(zhǎng)度
        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();//生成密鑰
        return secretKey.getEncoded(); //密鑰字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)字符串
    }
}

　　
       6.1.3 AES

　　+ AES(Advanced Encryption Standard)是取代其前任標(biāo)準(zhǔn)(DES)而稱為新標(biāo)準(zhǔn)的一種對(duì)稱算法。

　　+ AES分組長(zhǎng)度為128比特，密鑰長(zhǎng)度有128、192、256比特三種，AES-128、AES192和AES-256。

　　+ 至今還沒(méi)有有效破解AES的方式

　　還是之前的代碼，替換密鑰值和加密算法即可

``````java
/**
 * AES加密算法測(cè)試
 */
public class AesTest {

    /**
     * 測(cè)試AES加密
     */
    @Test
    public void testEncrypt() throws Exception {
        //明文
        String text = "黑馬程序員";
        //密鑰，長(zhǎng)度必須為16個(gè)字節(jié)（字符）
        byte[] secretKeyBytes = "1234567812345678".getBytes();
        //密鑰實(shí)際長(zhǎng)度128比特
        //secretKeyBytes  = generateSecretKey("AES", 128);
        // Cipher：獲取密碼對(duì)象，參數(shù)按"算法/模式/填充模式"
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");

        // 參數(shù)1：密鑰，key的字節(jié)數(shù)組，參數(shù)2：加密算法
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(secretKeyBytes, "AES");
        //加密對(duì)象初始化數(shù)據(jù)，參數(shù)1：模式，有加密模式和解密模式，參數(shù)2：密鑰規(guī)則
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks);
        //執(zhí)行加密，得到加密結(jié)果
        byte[] bytes = cipher.doFinal(text.getBytes());

        //將byte數(shù)組轉(zhuǎn)成Base64編碼。
        String result = Base64.encodeBase64String(bytes);
        System.out.println("加密后的值：" + result);
    }

    /**
     * 測(cè)試AES解密
     */
    @Test
    public void testDecrypt() throws Exception {
        //密文
        String crpyt = "j9qMqmunoPEtMRpNYPWfCw==";

        //密鑰，長(zhǎng)度必須為16個(gè)字節(jié)（字符）
        byte[] secretKeyBytes = "1234567812345678".getBytes();
        //獲取Cipher對(duì)象
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        //指定密鑰規(guī)則
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(secretKeyBytes, "AES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sks);
        //解密，上面使用的base64編碼，下面直接用密文
        byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(crpyt));
        //因?yàn)槭敲魑?，所以直接返?
        String text = new String(bytes);
        System.out.println("解密后的值："+ text) ;
    }

    /**
     * 生成密鑰
     * @param algorithm 算法
     * @param len  密鑰長(zhǎng)度
     */
    public static byte[] generateSecretKey(String algorithm, int len) throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(algorithm);//密鑰生成器
        keyGenerator.init(len);//密鑰長(zhǎng)度
        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();//生成密鑰
        return secretKey.getEncoded(); //密鑰字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)字符串
    }
}
``````

　　
       6.1.4 破解AES的難度

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，完全破解要花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)為2104億年，消耗電量1.1201 * 10^22 kWh，電費(fèi)1.368 * 10^13 億美元

　　6.1.5 選用哪一種?

　　DES已被破解不要再使用，3DES在部分金融機(jī)構(gòu)內(nèi)還有在使用將來(lái)會(huì)被AES取代，推薦使用AES。

　　6.2 分組密碼

　　6.2.1 概念

　　按對(duì)明文的處理方式，密碼算法可以分為分組密碼( Blok cipher)和流密碼(Stream cipher)。

　　6.2.2 分組密碼：**也叫塊加密(block cyphers)，每次只能處理特定長(zhǎng)度的一塊數(shù)據(jù)的密碼算法，“一塊”稱為分組，一個(gè)分組的比特?cái)?shù)就是分組長(zhǎng)度。一次加密明文中的一個(gè)塊，將明文按一定的位長(zhǎng)分組，明文組經(jīng)過(guò)加密運(yùn)算得到密文組，密文組經(jīng)過(guò)解密運(yùn)算(加密運(yùn)算的逆運(yùn)算)，還原成明文組。比如：DES和3DES的分組長(zhǎng)度都是64比特，一次性只能加密64比特的明文并生成64比特的密文。

　　6.2.3 序列密碼**：也叫流加密(stream cyphers)，對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行連續(xù)處理的密碼算法，是指利用少量的密鑰(制亂元素)通過(guò)某種復(fù)雜的運(yùn)算(密碼算法)產(chǎn)生大量的偽隨機(jī)位流，用于對(duì)明文位流的加密。解密是指用同樣的密鑰和密碼算法及與加密相同的偽隨機(jī)位流，用以還原明文位流。流密碼中一般以1比特、8比特或32比特等為單位進(jìn)行加解密。

　　6.2.4 對(duì)比：**分組密碼處理一個(gè)分組就結(jié)束，無(wú)需通過(guò)內(nèi)部狀態(tài)記錄加密進(jìn)度;流密碼是對(duì)一串?dāng)?shù)據(jù)流進(jìn)行連續(xù)處理，需要保持內(nèi)部狀態(tài)。

　　前文所提到的DES、3DES、AES等大部分對(duì)稱加密算法都屬于分組密碼。流密碼的典型例子有一次性密碼本。

　　> 本文內(nèi)容主要講解的是分組密碼。

　　6.2.2 加密模式

　　分組算法只能加密固定長(zhǎng)度的分組，但有時(shí)加密的明文長(zhǎng)度會(huì)超過(guò)分組密碼的分組長(zhǎng)度，此時(shí)就需要對(duì)分組密碼進(jìn)行迭代，以便將一段很長(zhǎng)的明文全部加密。迭代的方法就稱為分組密碼的加密模式(model)。

　　加密模式的種類：常見(jiàn)的有ECB模式(電子密碼本模式)、CBC模式(密碼分組鏈接模式)、CTR模式(計(jì)數(shù)器模式)等，本課中重點(diǎn)說(shuō)明ECB模式和CBC模式。

　　6.2.3 明文分組與密文分組

　　明文分組： 分組密碼算法中作為加密對(duì)象的明文。明文分組的長(zhǎng)度與分組密碼算法的分組長(zhǎng)度相等。

　　密文分組：分組加密算法中對(duì)明文分組加密之后產(chǎn)生的密文。