​Java加密技术全面解析：SM2、SM4、MD5及常用加密方法​

​Java 加密技术全面解析：SM2、SM4、MD5 及常用加密方法 ​前言

在现代软件开发中，数据安全是至关重要的。无论是用户隐私信息（如手机号、身份证号）还是敏感业务数据，都需要通过加密技术来保护。Java 提供了丰富的加密工具和算法，本文将详细介绍常用的加密技术，包括国密算法（SM2、SM4）、MD5、AES 等，并给出代码示例、优缺点分析以及适用场景。

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​目录 加密技术概述国密算法：SM2 和 SM4常用加密方法：MD5、AES、RSA手机号、身份证号等隐私信息的加密方法总结与最佳实践

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​1. 加密技术概述

加密技术主要分为两类：

​对称加密：加密和解密使用相同的密钥，如 SM4、AES。​非对称加密：加密和解密使用不同的密钥（公钥和私钥），如 SM2、RSA。

此外，哈希算法（如 MD5）虽然不属于加密算法，但常用于数据完整性校验和密码存储。

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​2. 国密算法：SM2 和 SM4 ​2.1 SM2（非对称加密）​

SM2 是中国国家密码管理局发布的非对称加密算法，基于椭圆曲线密码学（ECC）。

​代码示例

java

import org.bouncycastle.crypto.engines.SM2Engine; import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters; import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters; import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; import org.bouncycastle.util.encoders.Hex; import java.security.KeyPair; import java.security.KeyPairGenerator; import java.security.Security; public class SM2Example { public static void main(String[] args) throws Exception { Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 生成密钥对 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC", "BC"); keyPairGenerator.initialize(256); KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); // 加密 SM2Engine sm2Engine = new SM2Engine(); sm2Engine.init(true, new ECPublicKeyParameters(keyPair.getPublic())); byte[] plaintext = "Hello, SM2!".getBytes(); byte[] ciphertext = sm2Engine.processBlock(plaintext, 0, plaintext.length); System.out.println("密文: " + Hex.toHexString(ciphertext)); // 解密 sm2Engine.init(false, new ECPrivateKeyParameters(keyPair.getPrivate())); byte[] decryptedText = sm2Engine.processBlock(ciphertext, 0, ciphertext.length); System.out.println("明文: " + new String(decryptedText)); } } ​优缺点 ​优点：安全性高，密钥长度短，适合资源受限的环境。​缺点：实现复杂，依赖第三方库（如 BouncyCastle）。​适用场景：数字签名、密钥交换、数据加密。 ​2.2 SM4（对称加密）​

SM4 是中国国家密码管理局发布的对称加密算法，分组长度为 128 位。

​代码示例

java

import org.bouncycastle.crypto.engines.SM4Engine; import org.bouncycastle.crypto.params.KeyParameter; import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; import org.bouncycastle.util.encoders.Hex; import java.security.Security; public class SM4Example { public static void main(String[] args) { Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); byte[] key = Hex.decode("0123456789abcdeffedcba9876543210"); byte[] plaintext = "Hello, SM4!".getBytes(); // 加密 SM4Engine sm4Engine = new SM4Engine(); sm4Engine.init(true, new KeyParameter(key)); byte[] ciphertext = new byte[sm4Engine.getOutputSize(plaintext.length)]; int len = sm4Engine.processBlock(plaintext, 0, ciphertext, 0); System.out.println("密文: " + Hex.toHexString(ciphertext)); // 解密 sm4Engine.init(false, new KeyParameter(key)); byte[] decryptedText = new byte[sm4Engine.getOutputSize(ciphertext.length)]; len = sm4Engine.processBlock(ciphertext, 0, decryptedText, 0); System.out.println("明文: " + new String(decryptedText)); } } ​优缺点 ​优点：安全性高，适合国产化环境。​缺点：实现复杂，依赖第三方库。​适用场景：数据加密、文件加密。

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​3. 常用加密方法 ​3.1 MD5（哈希算法）​

MD5 是一种广泛使用的哈希算法，常用于数据完整性校验和密码存储。

​代码示例

java

import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorithmException; public class MD5Example { public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException { String input = "Hello, MD5!"; MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5"); byte[] hash = md5.digest(input.getBytes()); StringBuilder hexString = new StringBuilder(); for (byte b : hash) { hexString.append(String.format("%02x", b)); } System.out.println("MD5 哈希值: " + hexString); } } ​优缺点 ​优点：计算速度快，适合数据校验。​缺点：存在碰撞风险，不适合密码存储。​适用场景：数据完整性校验、文件校验。 ​3.2 AES（对称加密）​

AES 是一种广泛使用的对称加密算法，支持 128、192 和 256 位密钥。

​代码示例

java

import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.SecretKey; import java.util.Base64; public class AESExample { public static void main(String[] args) throws Exception { // 生成密钥 KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES"); keyGen.init(128); SecretKey secretKey = keyGen.generateKey(); // 加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey); byte[] ciphertext = cipher.doFinal("Hello, AES!".getBytes()); System.out.println("密文: " + Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext)); // 解密 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey); byte[] decryptedText = cipher.doFinal(ciphertext); System.out.println("明文: " + new String(decryptedText)); } } ​优缺点 ​优点：安全性高，性能好。​缺点：密钥管理复杂。​适用场景：数据加密、文件加密。 ​3.3 RSA（非对称加密）​

RSA 是一种广泛使用的非对称加密算法，适合密钥交换和数字签名。

​代码示例

java

import javax.crypto.Cipher; import java.security.KeyPair; import java.security.KeyPairGenerator; import java.util.Base64; public class RSAExample { public static void main(String[] args) throws Exception { // 生成密钥对 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); keyPairGenerator.initialize(2048); KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); // 加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPublic()); byte[] ciphertext = cipher.doFinal("Hello, RSA!".getBytes()); System.out.println("密文: " + Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext)); // 解密 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPair.getPrivate()); byte[] decryptedText = cipher.doFinal(ciphertext); System.out.println("明文: " + new String(decryptedText)); } } ​优缺点 ​优点：安全性高，适合密钥交换和数字签名。​缺点：性能较差，密钥长度较长。​适用场景：密钥交换、数字签名。

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​4. 手机号、身份证号等隐私信息的加密方法

对于手机号、身份证号等隐私信息，常用的加密方法包括：

​4.1 对称加密（如 AES）​ 使用 AES 对数据进行加密，密钥由系统管理。​代码示例：

java

import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.SecretKey; import java.util.Base64; public class AESPrivacyExample { public static void main(String[] args) throws Exception { // 生成密钥 KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES"); keyGen.init(128); SecretKey secretKey = keyGen.generateKey(); // 加密手机号 String phoneNumber = "13812345678"; Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey); byte[] encryptedPhone = cipher.doFinal(phoneNumber.getBytes()); System.out.println("加密后的手机号: " + Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedPhone)); // 解密手机号 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey); byte[] decryptedPhone = cipher.doFinal(encryptedPhone); System.out.println("解密后的手机号: " + new String(decryptedPhone)); } } ​4.2 脱敏处理 对部分信息进行脱敏，例如手机号显示为 138****1234。​代码示例：

java

public class DesensitizationExample { public static void main(String[] args) { String phoneNumber = "13812345678"; String desensitizedPhone = phoneNumber.replaceAll("(\\d{3})\\d{4}(\\d{4})", "$1****$2"); System.out.println("脱敏后的手机号: " + desensitizedPhone); } } ​4.3 哈希算法（如 SHA-256）​ 对数据进行哈希处理，存储哈希值。​代码示例：

java

import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorithmException; public class SHA256Example { public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException { String phoneNumber = "13812345678"; MessageDigest sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256"); byte[] hash = sha256.digest(phoneNumber.getBytes()); StringBuilder hexString = new StringBuilder(); for (byte b : hash) { hexString.append(String.format("%02x", b)); } System.out.println("SHA-256 哈希值: " + hexString); } }

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​5. 总结与最佳实践 ​选择合适算法：根据场景选择对称加密、非对称加密或哈希算法。​密钥管理：妥善管理密钥，避免泄露。​隐私保护：对敏感信息进行加密或脱敏处理。​性能优化：在高频场景下选择性能较好的算法（如 AES）。

通过合理使用加密技术，可以有效保护数据安全，提升系统的健壮性和可靠性。

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​参考资料 BouncyCastle 官方文档Java 加密与解密技术《Java 加密与解密的艺术》