本篇内容介绍了“Java中的加密与安全实例分析”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!
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"));
- //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"), 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<String> 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"));
- 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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