Java 加密解密完全指南：AES、RSA、Base64 实战

加密是保障数据安全的核心技术。本文介绍 Java 中常用的加密解密方法。

加密算法分类

对称加密

加密和解密使用相同密钥。

非对称加密

加密和解密使用不同密钥（公钥/私钥）。

AES 加密

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

public class AESUtil {
    // 生成密钥
    public static SecretKey generateKey() throws Exception {
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGen.init(256);
        return keyGen.generateKey();
    }
    
    // AES-GCM 加密
    public static String encrypt(String data, SecretKey key) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");
        byte[] iv = new byte[12]; // GCM 推荐 12 字节 IV
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        random.nextBytes(iv);
        
        GCMParameterSpec spec = new GCMParameterSpec(128, iv);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, spec);
        
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        
        // IV + 密文
        byte[] result = new byte[iv.length + encrypted.length];
        System.arraycopy(iv, 0, result, 0, iv.length);
        System.arraycopy(encrypted, 0, result, iv.length, encrypted.length);
        
        return Base64.getEncoder().encodeToString(result);
    }
    
    // AES-GCM 解密
    public static String decrypt(String encryptedData, SecretKey key) throws Exception {
        byte[] decoded = Base64.getDecoder().decode(encryptedData);
        
        byte[] iv = Arrays.copyOfRange(decoded, 0, 12);
        byte[] encrypted = Arrays.copyOfRange(decoded, 12, decoded.length);
        
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");
        GCMParameterSpec spec = new GCMParameterSpec(128, iv);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, spec);
        
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(encrypted);
        return new String(decrypted, StandardCharsets.UTF_8);
    }
}

RSA 加密

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

public class RSAUtil {
    // 生成密钥对
    public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048);
        return keyGen.generateKeyPair();
    }
    
    // 公钥加密
    public static String encrypt(String data, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted);
    }
    
    // 私钥解密
    public static String decrypt(String encryptedData, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decrypted, StandardCharsets.UTF_8);
    }
}

Base64 编码

Base64 不是加密，只是编码方式。

import java.util.Base64;

// 编码
String encoded = Base64.getEncoder().encodeToString("Hello".getBytes());

// 解码
byte[] decoded = Base64.getDecoder().decode(encoded);
String result = new String(decoded);

// URL 安全的 Base64
String urlSafe = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(data);

// MIME Base64（每 76 字符换行）
String mime = Base64.getMimeEncoder().encodeToString(data);

加密模式对比

填充方式

最佳实践

1. 使用 AES-GCM：认证加密，防止篡改
2. 密钥管理：使用密钥管理系统（KMS）
3. 随机 IV：每次加密使用新的随机 IV
4. 密钥轮换：定期更换密钥
5. 使用 HTTPS：传输层加密

总结

Java 提供了完善的加密 API。对于数据加密，推荐 AES-GCM；对于密钥交换，推荐 RSA。正确使用加密技术，可以有效保障数据安全。