Java密码学技术核心实现

现代密码学在Java开发中具有重要地位，涉及消息认证、数据加密、数字签名等多个领域。本文通过具体代码实例演示Java.security包的核心组件应用，重点解析不同加密场景下的实现方案。

一、消息摘要技术实现

消息摘要算法用于保障数据完整性，Java.security.MessageDigest类支持MD5、SHA-1等标准算法。以下示例展示SHA-1算法的完整实现流程：

public class MessageDigestExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        byte[] plainText = args[0].getBytes("UTF8");
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
        messageDigest.update(plainText);
        byte[] digest = messageDigest.digest();
        System.out.println(new String(digest, "UTF8"));
    }
}

二、加密算法类型对比

算法类型	密钥长度	典型应用	执行效率
AES	128/256位	数据库加密	高
RSA	1024/2048位	数字证书	中

三、混合加密体系实战

结合对称与非对称加密优势，以下示例演示AES与RSA的联合应用：

密钥交换流程

生成RSA密钥对
使用公钥加密AES密钥
传输加密后的会话密钥
使用私钥解密获取AES密钥

// AES密钥生成示例
KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGen.init(256);
SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();
// RSA公钥加密示例
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encryptedKey = cipher.doFinal(secretKey.getEncoded());

四、数字签名验证机制

基于SHA1WithRSA算法实现数据完整性与身份验证：

public class DigitalSignatureExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        KeyPair keyPair = KeyPairGenerator.getInstance("RSA").generateKeyPair();
        Signature sig = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");
        
        // 签名生成
        sig.initSign(keyPair.getPrivate());
        sig.update(plainText);
        byte[] signature = sig.sign();
        
        // 签名验证
        sig.initVerify(keyPair.getPublic());
        sig.update(plainText);
        boolean verified = sig.verify(signature);
    }
}

五、密钥库安全管理方案

Java密钥库(Keystore)采用PKCS12格式存储数字证书，通过KeyStoreAPI实现密钥管理：

KeyStore ks = KeyStore.getInstance("PKCS12");
ks.load(inputStream, "password".toCharArray());
X509Certificate cert = (X509Certificate)ks.getCertificate("alias");
PrivateKey privateKey = (PrivateKey)ks.getKey("alias", "keyPassword".toCharArray());

建议定期更新密钥存储密码，采用HSM硬件模块加强密钥保护，对敏感操作记录审计日志。