对称式加密和非对称加密的对比

对称式加密

对称加密算法就是传统的用一个密码进行加密和解密。例如，我们常用的WinZIP和WinRAR对压缩包的加密和解密，就是使用对称加密算法

常见的对称加密算法有：

密钥长度直接决定加密强度，工作模式和填充模式可以看成是对称加密算法的参数和格式选择。

DES算法由于密钥过短，可以在短时间内被暴力破解，所以现在已经不安全了。

AES是目前应用最广泛的加密算法，比较常见的工作模式是ECB和CBC。

ECB模式加密与解密

ECB模式只需要一个固定长度的密钥，固定的明文会生成固定的密文。

ECB模式加/解密的代码编写需要根据算法名称/工作模式/填充模式获取Cipher实例，再通过算法名称和固定的密钥获取SecretKey实例，之后通过SecretKey实例和设置的加/解密模式初始化秘钥，最后就可以根据传入的明文/密文，进行加密/解密。

具体代码如下：

package com.gjh.demo;

import java.io.ObjectInputStream.GetField;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;

import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class Text02 {
	//AES对称加密
	//ECB工作模式
	public static void main(String[] args) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		//原文
		String message="Hello,world!";
		System.out.println("Message:"+message);
		//128位秘钥=16 bytes key：
		byte[] key="1234567890abcdef1234567890abcdef".getBytes();
		//加密：
		byte[] data=message.getBytes();
		byte[] encrypted=encrypt(key,data);
		System.out.println("Encrypted(加密):"+Base64.getEncoder().encode(encrypted));
		//解密：
		byte[] decrypted=decrypt(key,encrypted);
		System.out.println("Decrypted:"+new String(decrypted));
	}
	//加密：
	public static byte[] encrypt(byte[] key,byte[] input) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		//创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式
		Cipher cipher =Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
		//根据key的字节内容，“恢复”秘钥对象
		SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");
		//初始化秘钥：设置加密模式ENCRYPT_MOED
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec);
		//根据原始内容（字节），进行加密
		return cipher.doFinal(input);
	}
	//解密：
	public static byte[] decrypt(byte[] key,byte[] input) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
		//创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式
		Cipher cipher =Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
		//根据key的字节内容，“恢复”秘钥对象
		SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");
		//初始化秘钥：设置解密模式ENCRYPT_MOED
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec);
		//根据原始内容（字节），进行解密
		return cipher.doFinal(input);
	}

}

运行结果如下：

CBC模式加密与解密

CBC模式下，需要一个随机生成的16字节IV参数，使用SecureRandom生成。

因为多了一个IvParameterSpec实例，因此，初始化方法需要调用Cipher的重载方法传入IV参数和操作模式、秘钥。

具体代码如下：

package com.gjh.demo;

import java.io.ObjectInputStream.GetField;
import java.security.InvalidAlgorithmParameterException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Arrays;
import java.util.Base64;

import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class Text03 {
	//AES对称加密
	//CBC工作模式
	public static void main(String[] args) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException {
		//原文
		String message="Hello,world!";
		System.out.println("Message（原始信息）:"+message);
		//256位秘钥=32 bytes key：
		byte[] key="1234567890abcdef1234567890abcdef".getBytes();
		//加密：
		byte[] data=message.getBytes();
		byte[] encrypted=encrypt(key,data);
		System.out.println("Encrypted(加密内容):"+Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted));
		//解密：
		byte[] decrypted=decrypt(key,encrypted);
		System.out.println("Decrypted（解密内容:"+new String(decrypted));
	}
	//加密：
	public static byte[] encrypt(byte[] key,byte[] input) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException {
		//设置算法名称/工作模式CBC/填充模式
		Cipher cipher =Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
		//“恢复”秘钥对象
		SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");
		//CBC模式需要生成一个16bytes的initialization vector：
		SecureRandom sr=SecureRandom.getInstanceStrong();
		byte[] iv=sr.generateSeed(16);   //生成16个字节的随机数
		System.out.println(Arrays.toString(iv));
		IvParameterSpec ivps=new IvParameterSpec(iv);   //随机数封装成IvParameterSpec参数对象
		//初始化秘钥：操作模式、秘钥、IV参数
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec,ivps);
		//加密
		byte[] data=cipher.doFinal(input);
		//IV不需要保密，把IV和密文一起返回
		return join(iv,data);
	}
	
	private static byte[] join(byte[] bs1, byte[] bs2) {
		byte[] r=new byte[bs1.length+bs2.length];
		System.arraycopy(bs1,0,r,0,bs1.length);
		System.arraycopy(bs2,0,r,bs1.length,bs2.length);
		return r;
	}
	//解密：
	public static byte[] decrypt(byte[] key,byte[] input) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException {
		//把input分割成IV和密文
		byte[] iv=new byte[16];
		byte[] data=new byte[input.length-16];
		
		System.arraycopy(input,0,iv,0,16);
		System.arraycopy(input, 16, data, 0, data.length);
		System.out.println(Arrays.toString(iv));
		
		//解密：
		Cipher cipher =Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");   //密码对象
		SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");   //恢复秘钥
		IvParameterSpec ivps=new IvParameterSpec(iv);  //恢复IV
		//初始化秘钥：操作模式、秘钥、IV参数
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec,ivps);
		//解密操作
		return cipher.doFinal(data);
	}

}

运行结果如下：

 观察输出，可以发现每次生成的IV不同，密文也不同。

另外，DH算法是一种密钥交换协议，通信双方通过不安全的信道最终协商出一个共同的密钥（这个密钥不会通过网络传输），然后进行对称加密传输。

非对称式加密算法

非对称加密：加密和解密使用的不是相同的密钥，只有同一个公钥-私钥对才能正常加解密。

非对称加密的典型算法就是RSA算法，它的密钥有256/512/1024/2048/4096等不同的长度。长度越长，密码强度越大，当然计算速度也越慢。

非对称加密的优点：对称加密需要协商密钥，而非对称加密可以安全地公开各自的公钥，在N个人之间通信的时候：使用非对称加密只需要N个密钥对，每个人只管理自己的密钥对。而使用对称加密需要则需要N*(N-1)/2个密钥，因此每个人需要管理N-1个密钥，密钥管理难度大，而且非常容易泄漏。
非对称加密的缺点：运算速度非常慢，比对称加密要慢很多。
所以，在实际应用的时候，非对称加密总是和对称加密一起使用。