一文了解jJava中的加密与安全

常见的编码有ASCII码、Unicode编码。最简单的编码是直接给每个字符指定一个若干字节表示的整数，复杂一点的编码就需要根据已有的编码推算出来。本文将为大家详细讲讲Java重点加密与安全，感兴趣的可以了解一下

一、编码算法

常见的编码有ASCII码、Unicode编码。

字母A的编码是十六进制的0x41,字母B是0x42，以此类推；ASCII只能用于英文编码，最多只能有127个字符。要想对更多的文字进行编码，就需要用占用两个字节的Unicode.而中文的“中”字使用Unicode编码就是0x4e2d，使用UTF-8则需要3个字节编码。

所以，最简单的编码是直接给每个字符指定一个若干字节表示的整数，复杂一点的编码就需要根据已有的编码推算出来。比如UTF-8编码，它是一种不定长编码，但可以从给定字符的Unicode编码推算出来。

1、URL编码

1.1概念

URL编码是浏览器发送给服务器时使用的编码，它通常附加在URL的参数部分，eg

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

之所以需要URL编码，是因为处于兼容性考虑，很多服务器只识别ASCII字符。但如果URL中包含中文，日文这些非ASCII字符怎么办？URL编码有一套规则：

·如果字符是A~z，a~z, 0~9以及-,_,.,*,则保持不变;

·如果是其他字符，先转换为UTF-8编码，然后对每个字节以%xx表示。

例如:字符"中"的UTF-8编码是0xe4b8ad，因此，它的URL编码是%E4%B8%AD。URL编码总是大写。

1.2代码示例（编码和解码）

对URL中的中文进行编码

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 = "杨颖"; //对URL中的中文进行编码 String result = URLEncoder.encode(value, "utf-8"); System.out.println("URL参数：" + result); System.out.println("完整网址：" + (url+result)); } }

对URL中的中文进行解码

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 { //对URL中的中文进行解码 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%88\r\n"; String conent = URLDecoder.decode(param, "utf-8"); System.out.println(conent); } }

注意：URL编码是编码算法，不是加密算法。

URL编码目的：把任意文本数据编码为%前缀表示的文本，编码后的文本仅包含A-Z,a-z,0-9,-,_,.,*和%，便于浏览器和服务器处理。

2、Base64编码

2.1基本概念

URL 编码是对字符进行编码，表示成%xx的形式，而Base64编码是对二进制数据进行编码，表示成文本格式。

Base64编码可以把任意长度的二进制数据变为纯文本，并且纯文本内容中且只包含指定字符内容:A~2 .a~z、0~9、+、7、日。它的原理是把3字节的二进制数据按6bit一组，用4个int整数表示，然后查表，把int整数用索引对应到字符，得到的字符串。

6位整数的范围总是e ~63，所以，能用64个字符表示:字符A~z 对应索引e~ 25，字符a~z对应索引26~5

2.2在java中，二进制数据就是byte[ ] 数组、Java标准库提供Base64来对byte[ ]数组进行编码

编码代码示例：使用Base64.getEncoder().encodeToString("xxxx".getBytes())方法进行编码（它返回值为一个字节数组，所以编码内容要转换为字节！）。

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 = "红尘客栈风似刀，骤雨落宿命敲"; String result = Base64.getEncoder().encodeToString(content.getBytes()); System.out.println(result); } }

解码内容

使用Base64.getDecoder().decode(str)方法进行解码

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("解码后：" +line); } }

2.3、用Base64进行图片的编码和解码

先使用Files.readAllBytes(Paths.get("图片的本地路径"))读取图片的字节数组，然后使用Base64.getEncoder().encodeToString(读取到的图片的字节数组)来进行编码，转化成字符串类型。使用Base64.getDecoder().decode(图片的字符串)解码，Files.write()写入指定路径。

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 { //读取图片（字节数组） byte[] imageByteArray = Files.readAllBytes(Paths.get("C:\\Users\\LENOVO\\Pictures\\Saved Pictures\\QQ图片20220505163951.jpg-600")); //将字节数组进行Base64编码，转换成“字符串形式” String imageDataStr = Base64.getEncoder().encodeToString(imageByteArray); System.out.println(imageDataStr); //Base64解码 byte[] imageResultByteArray = Base64.getDecoder().decode(imageDataStr); Files.write(Paths.get("D:\\1\\3\\难哄.jpg-600"), imageResultByteArray); } }

2.4、从文本文件中读取Mp3文件

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 { //从文本文件中读取Mp3文件 List 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解码 byte[] mp3ArrayBase = Base64.getDecoder().decode(sb.toString()); Files.write(Paths.get("D:\\1\\3\\mojito.mp3"), mp3ArrayBase); } }

二、常见的哈希算法总结

哈希算法（Hash）又称摘要算法（Digest），它的作业是：对任意一组输入数据进行计算，得到一个固定长度的输出摘要。哈希算法的目的是；为了验证原始数据是否被篡改。

哈希算法最重要的特点就是：

.相同的输入一定得到相同的输出

.不同的输入大概率得到不同的输出

Java字符串的hashCode()就是一个哈希算法输入是任意字符串，输出的是固定的4字节int整数；

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

哈希碰撞

两个不同的输入得到了相同的输出：

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

常用哈希算法：MD

"MD5"算法加密普通字符串

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算法加密图片

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\\周杰伦.jpg-600")); 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"算法加密普通字符串

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"加密普通字符串

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.生成秘钥 //秘钥生成器KeyGenerator KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5"); //生成秘钥 SecretKey key = keyGen.generateKey(); //获取秘钥key的字节数组（64） byte[] keyByteArray = key.getEncoded(); System.out.println("秘钥字节数组：" + Arrays.toString(keyByteArray)); System.out.println("秘钥长度：" + 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); //更新原始内容 mac.update(passWord.getBytes()); //加密 byte[] resultByteArray = mac.doFinal(); System.out.println("加密结果：" + resultByteArray.length + "字节"); StringBuilder resultStr = new StringBuilder(); for(byte b : resultByteArray) { resultStr.append(String.format("%02x", b)); } System.out.println("加密结果：" + resultStr); System.out.println("加密结果长度" + resultStr.length()); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } catch (InvalidKeyException e) { e.printStackTrace(); } } }

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