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Java で実装された一般的な暗号化および復号化アルゴリズム

PHPz
リリース： 2023-06-18 09:22:53
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Java は、さまざまな分野で広く使用されている非常に人気のあるプログラミング言語です。実際のアプリケーションでは、データの暗号化と復号化は非常に一般的な要件です。 Java には多くの暗号化および復号化アルゴリズムが用意されています。この記事では、いくつかの一般的なアルゴリズムを簡単に紹介します。

1. 対称暗号化アルゴリズム

対称暗号化アルゴリズムは、秘密キー暗号化アルゴリズムとも呼ばれ、暗号化と復号化に同じキーを使用します。一般的な対称暗号化アルゴリズムには、DES、3DES、AES などが含まれます。

  1. DES アルゴリズム

DES (Data Encryption Standard) は、キーの長さが 56 ビットの古典的な対称暗号化アルゴリズムです。 DES アルゴリズムを使用する場合は、最初にキーを生成し、次にそのキーを使用して平文を暗号化して暗号文を取得し、次にそのキーを使用して暗号文を復号して平文を取得する必要があります。 Javaでは、JCE(Java Cryptography Extension)が提供するDES暗号化・復号化機能を利用できます。サンプルコードは以下のとおりです: 

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class DESUtil {
    private static final String ALGORITHM = "DES";

    public static String encrypt(String content, String key) throws Exception {
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        byte[] byteContent = content.getBytes();
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
        return parseByte2HexStr(result);
    }

    public static String decrypt(String content, String key) throws Exception {
        byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(content);
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] result = cipher.doFinal(decryptFrom);
        return new String(result);
    }

    private static String parseByte2HexStr(byte[] buf) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : buf) {
            String hex = Integer.toHexString(b & 0xFF);
            if (hex.length() == 1) {
                hex = '0' + hex;
            }
            sb.append(hex.toUpperCase());
        }
        return sb.toString();
    }

    private static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
        if (hexStr.length() < 1) {
            return null;
        }
        byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];
        for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {
            int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
            int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
            result[i] = (byte) (high * 16 + low);
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String content = "Hello World!";
        String key = "12345678";
        String encrypt = encrypt(content, key);
        System.out.println("加密后：" + encrypt);
        String decrypt = decrypt(encrypt, key);
        System.out.println("解密后：" + decrypt);
    }
}
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  1. 3DES アルゴリズム

3DES (Triple DES) アルゴリズムは、DES アルゴリズムをベースに拡張された暗号化アルゴリズムです。は 168 ビットです。 3DES アルゴリズムの暗号化および復号化プロセスは DES アルゴリズムに似ており、Java によって提供される JCE ライブラリを使用して実装できます。サンプル コードは次のとおりです。 

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class TripleDESUtil {
    private static final String ALGORITHM = "DESede";

    private static byte[] initKey() throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        kg.init(168); // 3DES的密钥长度为168位
        SecretKey secretKey = kg.generateKey();
        return secretKey.getEncoded();
    }

    public static String encrypt(String content, byte[] key) throws Exception {
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        byte[] byteContent = content.getBytes();
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
        return parseByte2HexStr(result);
    }

    public static String decrypt(String content, byte[] key) throws Exception {
        byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(content);
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] result = cipher.doFinal(decryptFrom);
        return new String(result);
    }

    private static String parseByte2HexStr(byte[] buf) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : buf) {
            String hex = Integer.toHexString(b & 0xFF);
            if (hex.length() == 1) {
                hex = '0' + hex;
            }
            sb.append(hex.toUpperCase());
        }
        return sb.toString();
    }

    private static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
        if (hexStr.length() < 1) {
            return null;
        }
        byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];
        for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {
            int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
            int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
            result[i] = (byte) (high * 16 + low);
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String content = "Hello World!";
        byte[] key = initKey();
        String encrypt = encrypt(content, key);
        System.out.println("加密后：" + encrypt);
        String decrypt = decrypt(encrypt, key);
        System.out.println("解密后：" + decrypt);
    }
}
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  1. AES アルゴリズム

AES (Advanced Encryption Standard) アルゴリズムは、高度な暗号化標準であり、最も一般的な対称暗号化アルゴリズムの 1 つです。現在。 AES アルゴリズムのキーの長さは、通常 128 ビット、192 ビット、または 256 ビットです。 Java では、JCE ライブラリが提供する AES 暗号化および復号化機能も使用できます。サンプルコードは以下のとおりです。 

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class AESUtil {
    private static final String ALGORITHM = "AES";

    private static byte[] initKey() throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        kg.init(128); // AES的密钥长度为128位、192位、256位
        SecretKey secretKey = kg.generateKey();
        return secretKey.getEncoded();
    }

    public static String encrypt(String content, byte[] key) throws Exception {
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        byte[] byteContent = content.getBytes();
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
        return parseByte2HexStr(result);
    }

    public static String decrypt(String content, byte[] key) throws Exception {
        byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(content);
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec);
        byte[] result = cipher.doFinal(decryptFrom);
        return new String(result);
    }

    private static String parseByte2HexStr(byte[] buf) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : buf) {
            String hex = Integer.toHexString(b & 0xFF);
            if (hex.length() == 1) {
                hex = '0' + hex;
            }
            sb.append(hex.toUpperCase());
        }
        return sb.toString();
    }

    private static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
        if (hexStr.length() < 1) {
            return null;
        }
        byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];
        for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {
            int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
            int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
            result[i] = (byte) (high * 16 + low);
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String content = "Hello World!";
        byte[] key = initKey();
        String encrypt = encrypt(content, key);
        System.out.println("加密后：" + encrypt);
        String decrypt = decrypt(encrypt, key);
        System.out.println("解密后：" + decrypt);
    }
}
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2. 非対称暗号化アルゴリズム

非対称暗号化アルゴリズムは公開鍵暗号化アルゴリズムとも呼ばれ、暗号化と復号化に異なる鍵を使用します。一般的な非対称暗号化アルゴリズムには、RSA アルゴリズムが含まれます。

  1. RSA アルゴリズム

RSA アルゴリズムは、非対称暗号化アルゴリズムであり、大きな整数に基づく数理論暗号化アルゴリズムです。 RSAアルゴリズムの特徴は、公開鍵は公開でき、鍵は秘密であるため安全性が高いことです。 Java では、JCE ライブラリによって提供される RSA 暗号化および復号化関数も使用できます。サンプル コードは次のとおりです。 

import javax.crypto.Cipher;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

public class RSAUtil {
    private static final String ALGORITHM = "RSA";

    private static KeyPair getKeyPair(int keySize) throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        keyPairGenerator.initialize(keySize);
        return keyPairGenerator.generateKeyPair();
    }

    public static String encrypt(String content, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] byteContent = content.getBytes();
        byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);
        return parseByte2HexStr(result);
    }

    public static String decrypt(String content, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        byte[] decryptFrom = parseHexStr2Byte(content);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] result = cipher.doFinal(decryptFrom);
        return new String(result);
    }

    private static String parseByte2HexStr(byte[] buf) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : buf) {
            String hex = Integer.toHexString(b & 0xFF);
            if (hex.length() == 1) {
                hex = '0' + hex;
            }
            sb.append(hex.toUpperCase());
        }
        return sb.toString();
    }

    private static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr) {
        if (hexStr.length() < 1) {
            return null;
        }
        byte[] result = new byte[hexStr.length() / 2];
        for (int i = 0; i < hexStr.length() / 2; i++) {
            int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2, i * 2 + 1), 16);
            int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i * 2 + 1, i * 2 + 2), 16);
            result[i] = (byte) (high * 16 + low);
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String content = "Hello World!";
        KeyPair keyPair = getKeyPair(1024);
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        String encrypt = encrypt(content, publicKey);
        System.out.println("加密后：" + encrypt);
        String decrypt = decrypt(encrypt, privateKey);
        System.out.println("解密后：" + decrypt);
    }
}
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上記は、Java で実装されたいくつかの一般的な暗号化および復号化アルゴリズムです。実際のアプリケーションでは、実際の状況に応じて適切な暗号化および復号アルゴリズムを選択し、特定のニーズに応じて調整および最適化する必要があります。

以上がJava で実装された一般的な暗号化および復号化アルゴリズムの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。

関連ラベル：
Java暗号化および復号化アルゴリズム
ソース：php.cn
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