Android常用加解密算法

2017-05-10

数据安全，不管是对于企业还是个人都是十分重要。而作为一个移动开发者，我们更需要去考虑数据传输的安全性，去保护企业及个人信息安全。在Java,Android语言中，有许多的常用加解密算法，例如：对称加密算法AES,DES,3DES，非对称加密算法RSA,经典哈希算法MD5,SHA.

对称加密算法：加密秘钥和解密秘钥相同例：AES,DES,3DES

非对称加密算法：有公钥和秘钥，公钥加密私钥解密，私钥加密公钥解密。例：RSA

哈希算法：加解密是不可逆的例：MD5,SHA

常用加解密算法

1.AES算法(Advanced Encryption Standard 高级数据加密标准)

AES：高级数据加密标准，能够有效抵御已知的针对DES算法的所有攻击
特点：密钥建立时间短、灵敏性好、内存需求低、安全性高
Java实现

1).生成秘钥

KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");//密钥生成器
keygen.init(128);  //默认128，获得无政策权限后可为192或256
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();//生成密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();//密钥字节数组

2).AES加密

SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "AES");//恢复密钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");//Cipher完成加密或解密工作类
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//对Cipher初始化，解密模式
byte[] cipherByte = cipher.doFinal(data);//加密data

3).AES解密

SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "AES");//恢复密钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");//Cipher完成加密或解密工作类
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//对Cipher初始化，解密模式
byte[] cipherByte = cipher.doFinal(data);//解密data

2.DES算法(Data Encryption Standard 数据加密标准)

DES：数据加密标准，是对称加密算法领域中的典型算法
特点：密钥偏短（56位）、生命周期短（避免被破解）
Java实现

1）生成密钥

KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DES");//密钥生成器
keyGen.init(56);//初始化密钥生成器
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();//生成密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();//密钥字节数组

2）加密

SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DES");//恢复密钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");//Cipher完成加密或解密工作类
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//对Cipher初始化，加密模式
byte[] cipherByte = cipher.doFinal(data);//加密data

3）解密

SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DES");//恢复密钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");//Cipher完成加密或解密工作类
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//对Cipher初始化，解密模式
byte[] cipherByte = cipher.doFinal(data);//解密data

3.3DES算法(Triple DES、DESede，三重DES加密算法)

3DES：将密钥长度增至112位或168位，通过增加迭代次数提高安全性
缺点：处理速度较慢、密钥计算时间较长、加密效率不高
Java实现

1）生成密钥

KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DESede");//密钥生成器
keyGen.init(168);  //可指定密钥长度为112或168，默认为168   
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();//生成密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();//密钥字节数组

2）3DES加密

SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DESede");//恢复密钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede");//Cipher完成加密或解密工作类
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);//对Cipher初始化，解密模式
byte[] cipherByte = cipher.doFinal(data);//加密data

3）3DES解密

SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DESede");//恢复密钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede");//Cipher完成加密或解密工作类
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);//对Cipher初始化，解密模式
byte[] cipherByte = cipher.doFinal(data);//解密data

4.RSA算法

RSA公钥加密算法是1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。1987年首次公布，当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。

RSA算法原理如下：
1.随机选择两个大质数p和q，p不等于q，计算N=pq；
2.选择一个大于1小于N的自然数e，e必须与(p-1)(q-1)互素。
3.用公式计算出d：d×e = 1 (mod (p-1)(q-1)) 。
4.销毁p和q。

1)生成秘钥

通过openssl工具生成RSA的公钥和私钥
RSA密钥的生成与配置

2)获取公钥

private PublicKey getPublicKey(){
    PublicKey publicKey = null;
    try {
        InputStream in =  RSAApp.instance.getResources().getAssets().open("rsa_public_key.pem");
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
        String readLine = null;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while ((readLine = br.readLine()) != null) {
            if (readLine.charAt(0) == '-') {
                continue;
            } else {
                sb.append(readLine);
            }
        }
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        byte[] buffer=Base64.decode(sb.toString());
        EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(buffer);
        publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
        return publicKey;
    } catch (Exception e) {
    }
    return publicKey;
}

3)获取私钥

private PrivateKey getPrivateKey(){
       PrivateKey privateKey = null;
       try {
           InputStream in = RSAApp.instance.getResources().getAssets().open("pkcs8_rsa_private_key.pem");
           BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
           String readLine = null;
           StringBuilder sb = new StringBuilder();
           while ((readLine = br.readLine()) != null) {
               if (readLine.charAt(0) == '-') {
                   continue;
               } else {
                   sb.append(readLine);
               }
           }
           in.close();
           KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
           byte[] buffer= Base64.decode(sb.toString());
           EncodedKeySpec privateKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(buffer);
           privateKey = keyFactory.generatePrivate(privateKeySpec);
           return privateKey;
       } catch (Exception e) {
       }
       return privateKey;
   }

4)公钥加密

public String encode(String str) {
    if (TextUtils.isEmpty(str)) {
        return str;
    }
    try {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getPublicKey());
        byte[] enBytes = cipher.doFinal(str.getBytes());
        return Base64.encode(enBytes);
    } catch (Exception e) {
    }
    return str;
}

5)私钥解密

public String decode(String str) {
    if (TextUtils.isEmpty(str)) {
        return str;
    }
    try {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getPrivateKey());
        byte[] base64 = Base64.decode(str);
        byte[] deBytes = cipher.doFinal(base64);
        return new String(deBytes, "UTF-8");
    } catch (Exception e) {
    }
    return "";
}

5.MD5算法

MD5加密有哪些特点？

压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。
强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。

MD5应用场景：

一致性验证
数字签名
安全访问认证

java加密

public static String md5(String string) {
       if (TextUtils.isEmpty(string)) {
           return "";
       }
       MessageDigest md5 = null;
       try {
           md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
           byte[] bytes = md5.digest(string.getBytes());
           String result = "";
           for (byte b : bytes) {
               String temp = Integer.toHexString(b & 0xff);
               if (temp.length() == 1) {
                   temp = "0" + temp;
               }
               result += temp;
           }
           return result;
       } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
           e.printStackTrace();
       }
       return "";
   }

参考文献

Java利用DES/3DES/AES 三种算法分别实现对称加密
 Android数据加密之Rsa加密
 Android数据加密之Aes加密
 Android数据加密之Des加密
 Android数据加密之MD5加密

注意：不管是对称加密还是非对称加密，加密的填充方式也是十分重要的。

android系统的RSA实现填充方式是”RSA/None/NoPadding”，而标准JDK实现是”RSA/None/PKCS1Padding”,当与服务器交互时，需要注意加密的填充方式。

算法	密钥长度	默认密钥长度	工作模式	填充方式
DES	56	56	ECB、CBC、PCBC、CTR、CTS、CFB、CFB8-CFB128、OFB、OFB8-OFB128	NoPadding、PKCS5Padding、ISO10126Padding
3DES	112、168	168	ECB、CBC、PCBC、CTR、CTS、CFB、CFB8-CFB128、OFB、OFB8-OFB128	NoPadding、PKCS5Padding、ISO10126Padding
AES	128、192、256	128	ECB、CBC、PCBC、CTR、CTS、CFB、CFB8-CFB128、OFB、OFB8-OFB128	NoPadding、PKCS5Padding、ISO10126Padding