Android开发中，有哪些常用的数据加密方式及其代码实现详解？

Android开发中，有哪些常用的数据加密方式及其代码实现详解？

Android常用的数据加密方式包括AES、DES和RSA。AES是对称加密，使用相同的密钥进行加密和解密；DES也是对称加密，但安全性较低；RSA是非对称加密，使用公钥加密，私钥解密。

在Android开发中，数据加密是保障用户隐私和数据安全的重要手段，本文将详细介绍几种常用的数据加密方式，包括对称加密（如AES）、非对称加密（如RSA）以及哈希算法（如SHA-256），每种加密方式都将通过代码示例进行详解。

一、对称加密：AES

AES简介

AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，即加密和解密使用相同的密钥，AES支持多种密钥长度（如128位、192位和256位），具有较高的安全性和效率。

代码实现

2.1 加密

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class AESUtils {
    // 生成AES密钥
    public static SecretKey generateKey(int keySize) throws Exception {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGenerator.init(keySize);
        return keyGenerator.generateKey();
    }
    // AES加密
    public static String encrypt(String data, SecretKey secretKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(data.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }
}

2.2 解密

// AES解密
public static String decrypt(String encryptedData, SecretKey secretKey) throws Exception {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
    byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptedData);
    byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(decodedBytes);
    return new String(decryptedBytes);
}

2.3 使用示例

public static void main(String[] args) {
    try {
        // 生成密钥
        SecretKey secretKey = AESUtils.generateKey(128);
        // 待加密数据
        String originalData = "Hello, World!";
        // 加密
        String encryptedData = AESUtils.encrypt(originalData, secretKey);
        System.out.println("Encrypted Data: " + encryptedData);
        // 解密
        String decryptedData = AESUtils.decrypt(encryptedData, secretKey);
        System.out.println("Decrypted Data: " + decryptedData);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

二、非对称加密：RSA

RSA简介

RSA是一种非对称加密算法，使用一对公钥和私钥进行加密和解密，公钥用于加密，私钥用于解密，RSA的安全性依赖于大数分解的困难性。

代码实现

2.1 生成密钥对

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

public class RSAUtils {
    // 生成RSA密钥对
    public static KeyPair generateKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048);
        return keyGen.generateKeyPair();
    }
}

2.2 加密与解密

import javax.crypto.Cipher;
import java.security.Key;
import java.security.KeyPair;
import java.util.Base64;

public class RSAUtils {
    // RSA加密
    public static String encrypt(String data, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(data.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
    }
    // RSA解密
    public static String decrypt(String encryptedData, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptedData);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(decodedBytes);
        return new String(decryptedBytes);
    }
}

2.3 使用示例

public static void main(String[] args) {
    try {
        // 生成密钥对
        KeyPair keyPair = RSAUtils.generateKeyPair();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        // 待加密数据
        String originalData = "Hello, World!";
        // 加密
        String encryptedData = RSAUtils.encrypt(originalData, publicKey);
        System.out.println("Encrypted Data: " + encryptedData);
        // 解密
        String decryptedData = RSAUtils.decrypt(encryptedData, privateKey);
        System.out.println("Decrypted Data: " + decryptedData);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

三、哈希算法：SHA-256

SHA-256简介

SHA-256是一种常见的哈希算法，用于数据的完整性校验和数字签名，它将任意长度的数据映射为固定长度（256位）的哈希值。

代码实现

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;

public class SHA256Utils {
    // 计算SHA-256哈希值
    public static String hash(String data) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        byte[] hashBytes = digest.digest(data.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(hashBytes);
    }
}

3. 使用示例

public static void main(String[] args) {
    try {
        // 待哈希数据
        String originalData = "Hello, World!";
        // 计算哈希值
        String hashValue = SHA256Utils.hash(originalData);
        System.out.println("Hash Value: " + hashValue);
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

四、归纳与对比

选择合适的加密方式取决于具体的应用场景和安全需求，AES适用于需要高效处理大量数据的情况，而RSA则更适合于需要高安全性的场合，如数字签名和密钥交换，SHA-256则常用于数据完整性校验和密码存储，开发者应根据实际需求选择最合适的加密方式，以保障数据的安全性和系统的可靠性。