互联网加密与解密

1.1、对称加密
　　采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。
　　需要对加密和解密使用相同密钥的加密算法。由于其速度快，对称性加密通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。对称性加密也称为密钥加密。
　　所谓对称，就是采用这种加密方法的双方使用方式用同样的密钥进行加密和解密。密钥是控制加密及解密过程的指令。算法是一组规则，规定如何进行加密和解密。
　　加密的安全性不仅取决于加密算法本身，密钥管理的安全性更是重要。因为加密和解密都使用同一个密钥，如何把密钥安全地传递到解密者手上就成了必须要解决的问题。
　　常用的对称加密有：DES、IDEA、RC2、RC4、SKIPJACK、RC5、AES算法等
1.2、非对称加密

　　非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。 非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。另一方面，甲方可以使用乙方的公钥对机密信息进行签名后再发送给乙方；乙方再用自己的私匙对数据进行验签。
非对称加密工作原理
　　1.A要向B发送信息，A和B都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥。
　　2.A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥告诉A。
　　3.A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。
　　4.A将这个消息发给B（已经用B的公钥加密消息）。
　　5.B收到这个消息后，B用自己的私钥解密A的消息。其他所有收到这个报文的人都无法解密，因为只有B才有B的私钥

　　发送方使用接收方的公钥对数据加密，而接收方则使用自己的私钥解密，这样，信息就可以安全无误地到达目的地了，即使被第三方截获，由于没有相应的私钥，也无法进行解密。通过数字的手段保证加密过程是一个不可逆过程，即只有用私有密钥才能解密。

　　非对称性加密依然没有解决数据传输的安全性问题，比如A想向B发数据，B首先生成一对密钥(公钥和私钥)，然后将公钥发给A，A拿到B发给他的公钥有就可以使用公钥加密数据后发给B，然而在B公钥发送给A的这个过程中，很有可能会被第三方C截获，C截获到B的公钥后，也使用B的公钥加密数据，然后发给B，B接收到数据后就晕了，因为搞不清楚接收到的数据到底是A发的还是C发的，这是其中一个问题，另一个问题就是，C截获到B发的公钥后，C可以自己生成一对密钥(公钥和私钥)，然后发给A，A拿到公钥后就以为是B发给他的，然后就使用公钥加密数据发给B，发送给B的过程中被C截获下来，由于A是用C发给他的公钥加密数据的，而C有私钥，因此就可以解密A加密过后的内容了，而B接收到A发给他的数据后反而解不开了，因为数据是用C的公钥加密的，B没有C的私钥，所以就无法解密。所以，非对称性加密存在一个问题：A想向B发数据，A如何确定拿到的公钥一定是B发的呢？那么如何解决这个问题呢？只能靠一个第三方机构(CA机构，即证书授权中心(Certificate Authority )，或称证书授权机构)来担保。A想向B发数据，B首先将公钥发给CA机构，CA机构拿到B的公钥后跑到B的家里问：这是你发的公钥吗？B确认过后说是：没错，是我发的！那么此时CA机构就会为B的公钥做担保，生成一份数字证书给B，数字证书包含了CA的担保认证签名和B的公钥，B拿到CA的这份数字证书后，就发给A，A拿到数字证书后，看到上面有CA的签名，就可以确定当前拿到的公钥是B发的，那么就可以放心大胆地使用公钥加密数据，然后发给B了。

java加密与解密概述：
出于安全考虑，网络的传输中经常对传输数据做加密和编码处理，其中涉及以下几种：

1、md5加密，该加密算法是单向加密，即加密的数据不能再通过解密还原。相关类包含在java.security.MessageDigest包中。

2、3-DES加密，该加密算法是可逆的，解密方可以通过与加密方约定的密钥匙进行解密。相关类包含在javax.crypto.*包中。

3、base64编码，是用于传输8bit字节代码最常用的编码方式。相关类在sun.misc.BASE64Decoder 和sun.misc.BASE64Encoder 中。

4、URLEncoder编码，是一种字符编码，保证被传送的参数由遵循规范的文本组成。相关类在java.net.URLEncoder包中。

简单的java加密算法有：

BASE 严格地说，属于编码格式，而非加密算法
MD(Message Digest algorithm ，信息摘要算法)
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码)

第一种. BASE

Base是网络上最常见的用于传输Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC～RFC，上面有MIME的详细规范。Base编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如，在Java Persistence系统Hibernate中，就采用了Base来将一个较长的唯一标识符（一般为-bit的UUID）编码为一个字符串，用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL（包括隐藏表单域）中的形式。此时，采用Base编码具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。（来源百度百科）

java实现代码：

package com.cn.单向加密;
import sun.misc.BASEDecoder;
import sun.misc.BASEEncoder;
/*
BASE的加密解密是双向的，可以求反解.
BASEEncoder和BASEDecoder是非官方JDK实现类。虽然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。
JRE 中 sun 和 com.sun 开头包的类都是未被文档化的，他们属于 java, javax 类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，
一般来说是不推荐使用的。
BASE 严格地说，属于编码格式，而非加密算法
主要就是BASEEncoder、BASEDecoder两个类，我们只需要知道使用对应的方法即可。
另，BASE加密后产生的字节位数是的倍数，如果不够位数以=符号填充。
BASE
按照RFC的定义，Base被定义为：Base内容传送编码被设计用来把任意序列的位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。
（The Base Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.）
常见于邮件、http加密，截取http信息，你就会发现登录操作的用户名、密码字段通过BASE加密的。
*/
public class BASE {
/**
* BASE解密
*
* @param key
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] decryptBASE(String key) throws Exception {
return (new BASEDecoder()).decodeBuffer(key);
}
/**
* BASE加密
*
* @param key
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encryptBASE(byte[] key) throws Exception {
return (new BASEEncoder()).encodeBuffer(key);
}
public static void main(String[] args) {
String str=”“;
try {
String result= BASE.encryptBASE(str.getBytes());
System.out.println(“result=====加密数据==========”+result);
byte result[]= BASE.decryptBASE(result);
String str=new String(result);
System.out.println(“str========解密数据========”+str);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

第二种. MD

MD即Message-Digest Algorithm （信息-摘要算法），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有MD实现。将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD的前身有MD、MD和MD。广泛用于加密和解密技术，常用于文件校验。校验？不管文件多大，经过MD后都能生成唯一的MD值。好比现在的ISO校验，都是MD校验。怎么用？当然是把ISO经过MD后产生MD的值。一般下载linux-ISO的朋友都见过下载链接旁边放着MD的串。就是用来验证文件是否一致的。

java实现：

package com.cn.单向加密;
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
/*
MD(Message Digest algorithm ，信息摘要算法)
通常我们不直接使用上述MD加密。通常将MD产生的字节数组交给BASE再加密一把，得到相应的字符串
Digest:汇编
*/
public class MD {
public static final String KEY_MD = “MD”;
public static String getResult(String inputStr)
{
System.out.println(“=======加密前的数据:”+inputStr);
BigInteger bigInteger=null;
try {
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(KEY_MD);
byte[] inputData = inputStr.getBytes();
md.update(inputData);
bigInteger = new BigInteger(md.digest());
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
System.out.println(“MD加密后:” + bigInteger.toString());
return bigInteger.toString();
}
public static void main(String args[])
{
try {
String inputStr = “简单加密”;
getResult(inputStr);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

MD算法具有以下特点：

、压缩性：任意长度的数据，算出的MD值长度都是固定的。
、容易计算：从原数据计算出MD值很容易。
、抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改个字节，所得到的MD值都有很大区别。
、弱抗碰撞：已知原数据和其MD值，想找到一个具有相同MD值的数据（即伪造数据）是非常困难的。
、强抗碰撞：想找到两个不同的数据，使它们具有相同的MD值，是非常困难的。

MD的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被”压缩”成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串）。除了MD以外，其中比较有名的还有sha-、RIPEMD以及Haval等。

第三种.SHA

安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）主要适用于数字签名标准（Digital Signature Standard DSS）里面定义的数字签名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。对于长度小于^位的消息，SHA会产生一个位的消息摘要。该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说是对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。

java实现：

package com.cn.单向加密;
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
/*
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），数字签名等密码学应用中重要的工具，
被广泛地应用于电子商务等信息安全领域。虽然，SHA与MD通过碰撞法都被破解了，
但是SHA仍然是公认的安全加密算法，较之MD更为安全*/
public class SHA {
public static final String KEY_SHA = “SHA”;
public static String getResult(String inputStr)
{
BigInteger sha =null;
System.out.println(“=======加密前的数据:”+inputStr);
byte[] inputData = inputStr.getBytes();
try {
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
messageDigest.update(inputData);
sha = new BigInteger(messageDigest.digest());
System.out.println(“SHA加密后:” + sha.toString());
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
return sha.toString();
}
public static void main(String args[])
{
try {
String inputStr = “简单加密”;
getResult(inputStr);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

SHA-与MD的比较

因为二者均由MD导出，SHA-和MD彼此很相似。相应的，他们的强度和其他特性也是相似，但还有以下几点不同：

对强行攻击的安全性：最显著和最重要的区别是SHA-摘要比MD摘要长 位。使用强行技术，产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD是^数量级的操作，而对SHA-则是^数量级的操作。这样，SHA-对强行攻击有更大的强度。

对密码分析的安全性：由于MD的设计，易受密码分析的攻击，SHA-显得不易受这样的攻击。

速度：在相同的硬件上，SHA-的运行速度比MD慢。

第四种.HMAC

HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码，基于密钥的Hash算法的认证协议。消息鉴别码实现鉴别的原理是，用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。

java实现代码：

package com.cn.单向加密;
/*
HMAC
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码，基于密钥的Hash算法的认证协议。
消息鉴别码实现鉴别的原理是，用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。
使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，
即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。*/
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import com.cn.comm.Tools;
/**
* 基础加密组件
*/
public abstract class HMAC {
public static final String KEY_MAC = “HmacMD”;
/**
* 初始化HMAC密钥
*
* @return
* @throws Exception
*/
public static String initMacKey() throws Exception {
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);
SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
return BASE.encryptBASE(secretKey.getEncoded());
}
/**
* HMAC加密 ：主要方法
*
* @param data
* @param key
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(BASE.decryptBASE(key), KEY_MAC);
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
mac.init(secretKey);
return new String(mac.doFinal(data));
}
public static String getResult(String inputStr)
{
String path=Tools.getClassPath();
String fileSource=path+”/file/HMAC_key.txt”;
System.out.println(“=======加密前的数据:”+inputStr);
String result=null;
try {
byte[] inputData = inputStr.getBytes();
String key = HMAC.initMacKey(); /产生密钥/
System.out.println(“Mac密钥:===” + key);
/将密钥写文件/
Tools.WriteMyFile(fileSource,key);
result= HMAC.encryptHMAC(inputData, key);
System.out.println(“HMAC加密后:===” + result);
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
return result.toString();
}
public static String getResult(String inputStr)
{
System.out.println(“=======加密前的数据:”+inputStr);
String path=Tools.getClassPath();
String fileSource=path+”/file/HMAC_key.txt”;
String key=null;;
try {
/将密钥从文件中读取/
key=Tools.ReadMyFile(fileSource);
System.out.println(“getResult密钥:===” + key);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();}
String result=null;
try {
byte[] inputData = inputStr.getBytes();
/对数据进行加密/
result= HMAC.encryptHMAC(inputData, key);
System.out.println(“HMAC加密后:===” + result);
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
return result.toString();
}
public static void main(String args[])
{
try {
String inputStr = “简单加密”;
/使用同一密钥：对数据进行加密：查看两次加密的结果是否一样/
getResult(inputStr);
getResult(inputStr);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

关于Tomcat中的https连接器的加密与解密，制作数字证书并发布的流程请参考网址：http://www.cnblogs.com/xdp-gacl/p/3744053.html