面试题：Java网络编程中如何使用对称加密算法进行数据加密

Question

在Java网络编程场景下，假设要传输用户登录密码信息，简述如何使用AES这种对称加密算法对密码进行加密，包括密钥的生成、加密和解密的基本代码实现步骤。

Answer 1

1. 密钥生成：
   • 在Java中，使用KeyGenerator生成AES密钥。示例代码如下：

   import javax.crypto.KeyGenerator;
   import javax.crypto.SecretKey;
   import java.security.NoSuchAlgorithmException;
   
   public class AESKeyGenerator {
       public static SecretKey generateAESKey() throws NoSuchAlgorithmException {
           KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
           keyGenerator.init(256); // 建议使用256位密钥
           return keyGenerator.generateKey();
       }
   }
   

2. 加密实现：
   • 使用Cipher类进行加密操作。示例代码如下：

   import javax.crypto.Cipher;
   import javax.crypto.SecretKey;
   import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
   import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
   import java.nio.charset.StandardCharsets;
   import java.security.SecureRandom;
   import java.util.Base64;
   
   public class AESEncryption {
       public static String encrypt(String password, SecretKey secretKey) throws Exception {
           Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
           byte[] iv = new byte[16];
           SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
           secureRandom.nextBytes(iv);
           IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);
           cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);
           byte[] encrypted = cipher.doFinal(password.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
           byte[] encryptedIVAndText = new byte[iv.length + encrypted.length];
           System.arraycopy(iv, 0, encryptedIVAndText, 0, iv.length);
           System.arraycopy(encrypted, 0, encryptedIVAndText, iv.length, encrypted.length);
           return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedIVAndText);
       }
   }
   

3. 解密实现：
   • 使用Cipher类进行解密操作。示例代码如下：

   import javax.crypto.Cipher;
   import javax.crypto.SecretKey;
   import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
   import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
   import java.nio.charset.StandardCharsets;
   import java.util.Base64;
   
   public class AESDecryption {
       public static String decrypt(String encryptedPassword, SecretKey secretKey) throws Exception {
           byte[] decoded = Base64.getDecoder().decode(encryptedPassword);
           int ivSize = 16;
           byte[] iv = new byte[ivSize];
           System.arraycopy(decoded, 0, iv, 0, ivSize);
           IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv);
           byte[] encrypted = new byte[decoded.length - ivSize];
           System.arraycopy(decoded, ivSize, encrypted, 0, encrypted.length);
           Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
           cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);
           byte[] decrypted = cipher.doFinal(encrypted);
           return new String(decrypted, StandardCharsets.UTF_8);
       }
   }
   

在实际的Java网络编程场景中使用时，要注意密钥的安全存储和传输。可以通过安全通道如SSL/TLS来传输密钥，同时密钥应妥善保管，例如存储在安全的密钥管理系统（KMS）中。