工作中最常用的7种加密算法！

前言

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几年之前，某公司的数据库没有做加密，被黑客直接脱库了。

导致百万用户数据泄露，包含：账号、密码、手机号等。

下面是错误案例：

@PostMapping("/register")  
public void register(@RequestParam String password) {  
    userDao.save(new User(password));
}

直接名为存储了用户密码。

攻击分析：

• 未使用任何加密算法
• 未加盐处理
• 缺乏敏感数据保护机制

这个事情让我深刻意识到：加密是系统安全的最后一道防线。

这篇文章跟大家一起聊聊，工作中最常用的7种加密算法，希望对你会有所帮助。

1 哈希三剑客

1.1 MD5

MD5是一种哈希算法。

原理剖析：
MD5能将任意长度数据转换为128位（16字节）的哈希值。

它的核心是四轮非线性函数处理，每轮对数据块进行16次位运算。

但因其碰撞漏洞（不同数据生成相同哈希值），已不再安全。

Java实现方案：

public static String md5WithSalt(String password) {  
    String salt = UUID.randomUUID().toString().substring(0,8);  
    return DigestUtils.md5Hex(password + salt); // 加盐处理  
}

目前攻击者可以通过以下三种方式破解MD5：

1. 彩虹表攻击：45%
2. 碰撞攻击：30%
3. 暴力破解：25%

虽然MD5已不推荐单独使用，但加盐后仍可作为基础防护层。

1.2 SHA系列 —— 哈希新标准

SHA算法是哈希新标准。

原理：

SHA算法家族通过多轮位运算和模运算生成哈希值。

以SHA-256为例：

1. 数据填充至512位倍数
2. 初始化8个32位哈希初值
3. 64轮位运算（与、或、异或、循环移位）
4. 最终拼接成256位哈希值

Java代码实现：

public static String sha256(String input) {  
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");  
    byte[] hash = md.digest(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));  
    return Hex.encodeHexString(hash); // 十六进制转换  
}

性能对比：

算法	输出长度	碰撞抵抗	适用场景
SHA-1	160bit	已破解	遗留系统兼容
SHA-256	256bit	安全	数字证书
SHA-3	可变	量子安全	金融系统

1.3 HMAC

HMAC是带密钥的哈希。

原理揭秘：
HMAC = Hash + MAC，通过密钥增强哈希安全性。其公式为：
HMAC(K, m) = H((K ⊕ opad) || H((K ⊕ ipad) || m))
其中opad和ipad是固定填充值，确保即使密钥泄露也难以伪造签名。

Java实现：

public static String hmacSha256(String key, String data) {  
    Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA256");  
    mac.init(new SecretKeySpec(key.getBytes(), "HmacSHA256"));  
    return Base64.getEncoder().encodeToString(mac.doFinal(data.getBytes()));  
}

HMAC算法生成哈希之前，需要输入一个秘钥key。

验证流程：

2 对称加密双雄

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。

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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。

2.1 AES

AES是新时代的王者。

原理详解：
AES采用SPN（替换-置换网络）结构：

1. 密钥扩展：生成多轮子密钥
2. 初始轮密钥加
3. 10轮处理（字节替换、行移位、列混淆、轮密钥加）
4. 最终轮省略列混淆

Java代码示例：

// AES-GCM模式示例  
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");  
GCMParameterSpec spec = new GCMParameterSpec(128, iv);  
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key, "AES"), spec);

2.2 DES/3DES

算法原理：

每轮处理步骤：

1. 将数据分为左右32位
2. 右半部分通过F函数处理
3. 与左半部分异或
4. 左右交换位置

Java代码示例：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding");  
SecretKey key = new SecretKeySpec(keyBytes, "DESede");  
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);  
byte[] cipherText = cipher.doFinal(plainText.getBytes());

这里使用了3DES加密。

3 非对称加密双壁

3.1 RSA

RSA是互联网基石。

数学原理：
基于大数分解难题：

1. 选择大素数p、q
2. 计算n = p*q
3. 计算φ(n) = (p-1)(q-1)
4. 选择e使得1 < e < φ(n)且互质
5. 计算d ≡ e⁻¹ mod φ(n)

公钥=(n,e)，私钥=(n,d)

密钥生成：

KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");  
keyGen.initialize(2048); // 推荐2048位  
KeyPair pair = keyGen.generateKeyPair();

3.2 DSA

DSA是签名专家。

签名流程：

Java实现：

// 签名  
Signature dsa = Signature.getInstance("SHA256withDSA");  
dsa.initSign(privateKey);  
dsa.update(data);  
byte[] signature = dsa.sign();

总结

加密算法选择:

安全实践清单：

• 密码存储必须加盐哈希
• HTTPS必须使用TLS1.3+AES_256_GCM
• RSA密钥长度不低于2048位
• 定期更换HMAC签名密钥

三条黄金法则：

1. 纵深防御：组合使用多种加密算法
2. 密钥为王：比算法选择更重要
3. 持续演进：跟踪量子计算发展

安全工具包：

• Keycloak密钥管理
• Bouncy Castle扩展
• OWASP加密指南

（看着监控大屏上平稳的加密成功率曲线，我知道今夜可以安心入眠了...）

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