对称加密算法

也称为对称密码，是指在加密和解密时使用同一密钥的加密方式。

对称加密算法是应用较早的加密算法，技术成熟。在对称加密算法中，数据发信方将明文“原始数据”和“加密密钥“一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。对称加密过程如图：

对称加密算法的特点是算法公开，计算量小，加密速度快，加密效率高。优势在于加解密的高速度和使用长密钥时的难破解性，但是，对称加密算法的安全依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都可以对加密的密文进行解密，因此密钥的保护对于加密信息是否安全至关重要。

常用的对称加密算法包括DES算法，3EDS算法，AES算法。

DES算法

DES算法又被称为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称加密算法。在设计上，DES采用了Feistel结构。 DES是一个分组密码算法，明文和密文的长度相同，分组长度为64位。加解密用的都是同一个密钥，密钥长度为64位，其中第8、16、24、32、40、48、56、64位是奇偶校验位，使得密钥中每8位都有奇数个1，因此，有效密钥长度为56位。分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法得到密文组。

DES 加密流程

DES 解密流程

生成DES密钥

public static void main(String[] args) throws Exception {
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES");
    keyGenerator.init(56);
    SecretKey secretKey =  keyGenerator.generateKey();

    BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
    System.out.println("DES_key:" + base64Encoder.encode(secretKey.getEncoded()));
}

DES_key:bUAp9yb4iQs=

public class DESTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 密钥
        String key = "bUAp9yb4iQs=";
        BASE64Decoder base64Decoder = new BASE64Decoder();
        byte[] bytes = base64Decoder.decodeBuffer(key);
        String content = "this is a des test content";
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(bytes, "DES");
        //加密
        byte[] desStr = encryptDES(secretKey, content);

        BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
        // Base64算法编码
        System.out.println(base64Encoder.encode(desStr));
        System.out.println(decryptDES(secretKey, desStr));
    }

    /**
     * DES 加密
     */
    private static byte[] encryptDES(SecretKey secretKey, String content) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(content.getBytes());

        return bytes;
    }

    /**
     * DES 解密
     */
    private static String decryptDES(SecretKey secretKey, byte[] source) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(source);

        return new String(bytes, "UTF-8");
    }
}

AES算法

AES的全称是Advanced Encryption Standard，意思是高级加密标准。它的出现主要是为了取代DES加密算法的，因为我们都知道DES算法的密钥长度是56Bit，因此算法的理论安全强度是2的56次方。但二十世纪中后期正是计算机飞速发展的阶段，元器件制造工艺的进步使得计算机的处理能力越来越强，虽然出现了3DES的加密方法，但由于它的加密时间是DES算法的3倍多，64Bit的分组大小相对较小，所以还是不能满足人们对安全性的要求。于是1997年1月2号，美国国家标准技术研究所宣布希望征集高级加密标准，用以取代DES。AES也得到了全世界很多密码工作者的响应，先后有很多人提交了自己设计的算法。最终有5个候选算法进入最后一轮：Rijndael，Serpent，Twofish，RC6和MARS。最终经过安全性分析、软硬件性能评估等严格的步骤，Rijndael算法获胜。

生成AES密钥

private static String genKeyAES() throws Exception {
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
    keyGenerator.init(128);
    SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();

    BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
    // Base64编码
    String base64Str = base64Encoder.encode(secretKey.getEncoded());

    System.out.println(base64Str);

    return base64Str;
}

oBu2LHRwM3MGG11vuW/vYg==

public class AESTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 密钥
        String key = "oBu2LHRwM3MGG11vuW/vYg==";
        BASE64Decoder base64Decoder = new BASE64Decoder();
        byte[] bytes = base64Decoder.decodeBuffer(key);
        String content = "this is a aes test content";
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(bytes, "AES");
        //加密
        byte[] desStr = encryptAES(secretKey, content);

        BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
        // Base64算法编码
        System.out.println(base64Encoder.encode(desStr));
        System.out.println(decryptAES(secretKey, desStr));
    }

    private static String genKeyAES() throws Exception {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGenerator.init(128);
        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();

        BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
        // Base64编码
        String base64Str = base64Encoder.encode(secretKey.getEncoded());

        System.out.println(base64Str);

        return base64Str;
    }


    /**
     * AES 加密
     */
    private static byte[] encryptAES(SecretKey secretKey, String content) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(content.getBytes());

        return bytes;
    }

    /**
     * AES 解密
     */
    private static String decryptAES(SecretKey secretKey, byte[] source) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(source);

        return new String(bytes, "UTF-8");
    }
}

AES的密钥 [Base64算法编码]：

oBu2LHRwM3MGG11vuW/vYg==

AES 算法加密后生成的密文 [Base64算法编码]：

rFAqvd+NdKpwMudMDOoPTC2Vq7dE2Bdni9JqSfANWbc=