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1.java/Java安全.md

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+#Java安全
+##为什么要掌握Java安全？
+* 提升逼格，现在市场上的大部分程序员都对Java安全、数据加密等等一无所知，而现在的面试中很多面试官为了凸显自己的高逼格，总爱问你一些安全相关的问题。只有掌握了Java安全相关知识，才能跟面试官站在同一逼格线，进行愉快滴交流。
+* 项目中到处需要。如：账号密码的加密，订单支付的加密，个人资料的加密等等。
+* 初级工程师向中高级工程师进阶的必经之路。
+##什么是加密？
+* 古老的加密方法：《潜伏》中的余则成，收到密码：12 25 13 15 29 19；《模仿游戏》，二战时期，德国的密码机及图灵为了破解德军密码而研制出第一代计算机（图灵机）。
+* 对称加密和非对称加密等等。
+* MD5，属于消息摘要（Message Digest）。
+
+## 学习目标
+1. 复习字节与字符、字符编码、进制转换、java里的io
+2. 一些基本的安全知识
+3. 三大风险：窃听风险、篡改风险、冒充风险
+4. 重放攻击（wpe）
+5. 常用加密算法（对称/非对称）
+6. 消息摘要
+7. 数字签名
+8. 数字证书
+9. Keytool工具的使用
+10. SSL/TLS的工作原理
+11. Https双向认证原理
+
+#凯撒密码
+##第一个案例，对字符进行简单的加密。
+* 对字符数组中所有的字符做+1处理（后面可以转换成+num这个数由通讯双方来协定）
+###代码
+
+	/**
+	 * @author Camille
+	 *对字符简单的加密
+	 */
+	public class SimpleEncryptionDemo01 {
+	
+		public static void main(String[] args) {
+			// 确定加密的内容
+			String content = "i love you tonight 404 see you z";
+			//加密
+			String encryptData = encrypt(content);
+			System.out.println("加密后：" + encryptData);
+			//解密
+			String decryptData = decrypt(encryptData);
+			System.out.println("解密后：" + decryptData);
+		}
+	
+		/**
+		 * 加密方法
+		 * 
+		 * @param content
+		 * @return
+		 */
+		public static String encrypt(String content) {
+			// 将内容转换成字符数组
+			char[] charArray = content.toCharArray();
+			// 遍历出所有字符
+			for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
+				// 对所有字符进行 + 1操作
+				charArray[i] = (char) (charArray[i] + 1);
+			}
+			return new String(charArray);
+		}
+	
+		/**
+		 * 解密方法
+		 * 
+		 * @param encryptData
+		 * @return
+		 */
+		public static String decrypt(String encryptData) {
+			// 将内容转换成字符数组
+			char[] charArray = encryptData.toCharArray();
+			System.out.println(new String(charArray));
+			// 解密
+			for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
+				charArray[i] = (char) (charArray[i] - 1);
+			}
+			return new String(charArray);
+		}
+	}
+			
+##第二个案例，对字节进行简单的加密。
+
+**字节和字符的区别？**
+* UTF-8编码下，一个英文或数字字符就是一个字节
+* UTF-8编码下，一个汉字代表三个字节。
+* 为什么new String(bytes)的时候回发生乱码，就是因为加密后得到的字节找不到对应的字符。
+* Base64的原理
+![](Base64yuanli.png)
+	
+###代码
+
+
+	/**
+	 * @author Camille
+	 *对字节进行加密
+	 */
+	public class SimpleEncryptionDemo2 {
+	
+		public static void main(String[] args) {
+			// 测试字节字符
+			String content = "中文";
+			int key = 80;
+			String encryptData = encrypt(content,key);
+			System.out.println("＋密后:" + encryptData);
+			String decryptData = decrypt(encryptData,key);
+			System.out.println("解密后:" + decryptData);
+		}
+	
+		/**
+		 * 加密
+		 * 
+		 * @param content
+		 * @return
+		 */
+		public static String encrypt(String content,int key) {
+			// 第一步，转换成字节数组
+			byte[] bytes = content.getBytes();
+			System.out.println("打印未加密的字节数组：");
+			Util.printBytes(bytes);
+			System.out.println("_________________________________________");
+			// 第二步，遍历出所有字节，并做+1处理
+			for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
+				bytes[i] = (byte) (bytes[i] + key);
+			}
+			System.out.println("打印加密的字节数组：");
+			Util.printBytes(bytes);
+			System.out.println("_________________________________________");
+	//		return new String(bytes);
+			return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
+		}
+	
+		/**
+		 * 解密
+		 * @param encryptData
+		 * @return
+		 */
+		public static String decrypt(String encryptData,int key) {
+			// 第一步，转换成字节数组,加密时使用Base64编码，那解密时也要使用Base64解码
+			byte[] bytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
+	//		byte[] bytes = encryptData.getBytes();
+			System.out.println("打印经过两次转换后的字节数组：");
+			Util.printBytes(bytes);
+			System.out.println("_________________________________________");
+			// 解密
+			for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
+				bytes[i] = (byte) (bytes[i] - key);
+			}
+			System.out.println("打印解密后的字节数组：");
+			Util.printBytes(bytes);
+			System.out.println("_________________________________________");
+			return new String(bytes);
+		}
+	}
+		
+##对称加密与非对称加密
+* 对称加密与非对称加密的区别
+	* 对称加密。同一把钥匙进行加密和解密
+	* 非对称加密，公钥加密，私钥解密。
+
+##对称加密的案例
+常见算法：AES、DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK  
+AES:高级加密标准（Advanced Encryption Standard)  
+DES:数据加密标准(Data Encryption Standard) 
+###对称加密第一个案例，代码，。
+	public class SymmetricalEncryptionDemo01 {
+	
+		public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
+				IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
+			// 声明要加密的内容
+			String content = "今晚404，不见不散";
+			//生成key
+			SecretKey key = createKey();
+			//加密
+			String encryptData = encrypt(content, key);
+			System.out.println(encryptData);
+			//解密
+			String decryptData = decrypt(encryptData, key);
+			System.out.println(decryptData);
+		}
+	
+		/**
+		 * 生成key
+		 * @return
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException
+		 */
+		public static SecretKey createKey() throws NoSuchAlgorithmException {
+			// 生成key
+			KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
+			SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
+			return secretKey;
+		}
+	
+		/**
+		 * 加密方法
+		 * 
+		 * @param content
+		 * @return
+		 * @throws InvalidKeyException
+		 * @throws NoSuchPaddingException
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException
+		 * @throws BadPaddingException
+		 * @throws IllegalBlockSizeException
+		 */
+		public static String encrypt(String content, SecretKey key) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException,
+				NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
+			// 获取cipher单例对象
+			Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
+			// 初始化cipher,设置为加密模式
+			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
+			// 开始加密
+			byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(content.getBytes());
+			return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptBytes);
+		}
+	
+		/**
+		 * @param encryptData
+		 * @return
+		 */
+		public static String decrypt(String encryptData, SecretKey key) throws InvalidKeyException,
+				NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
+			byte[] encryptBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
+			// 获取cipher单例对象
+			Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
+			// 解密
+			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
+			byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
+			return new String(decryptBytes);
+		}
+	}
+		
+###对称加密的第二个案例，将生成的key保存到本地，然后解密时和下一次加密时就只需要到本地读取即可。。
+
+	/**
+	 * @author Camille
+	 *保存key到本地
+	 */
+	public class SymmetricalEncryptionDemo02 {
+	
+		public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
+				IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, IOException, ClassNotFoundException {
+			// 声明要加密的内容
+			String content = "今晚404，不见不散";
+			//第一次生成key,并序列化到本地
+	//		SecretKey key = createKey();
+	//		SerializableUtil.saveObject2File("heima.key", key);
+			//从文件中读取key
+			SecretKey key = (SecretKey) SerializableUtil.readObjectFromFile("heima.key");
+			System.out.println(key);
+			//加密
+			String encryptData = encrypt(content, key);
+			System.out.println(encryptData);
+			//解密
+			String decryptData = decrypt(encryptData, key);
+			System.out.println(decryptData);
+		}
+	
+		/**
+		 * 生成key
+		 * @return
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException
+		 */
+		public static SecretKey createKey() throws NoSuchAlgorithmException {
+			// 生成key
+			KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
+			SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
+			return secretKey;
+		}
+	
+		/**
+		 * 加密方法
+		 * 
+		 * @param content
+		 * @return
+		 * @throws InvalidKeyException
+		 * @throws NoSuchPaddingException
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException
+		 * @throws BadPaddingException
+		 * @throws IllegalBlockSizeException
+		 */
+		public static String encrypt(String content, SecretKey key) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException,
+				NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
+			// 获取cipher单例对象
+			Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
+			// 初始化cipher,设置为加密模式
+			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
+			// 开始加密
+			byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(content.getBytes());
+			return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptBytes);
+		}
+	
+		/**
+		 * @param encryptData
+		 * @return
+		 */
+		public static String decrypt(String encryptData, SecretKey key) throws InvalidKeyException,
+				NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
+			byte[] encryptBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
+			// 获取cipher单例对象
+			Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
+			// 解密
+			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
+			byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
+			return new String(decryptBytes);
+		}
+	}
+**保存对象到文件**
+	
+	/**
+	 * 保存对象到本地
+	 * 
+	 * @param obj
+	 * @throws IOException
+	 */
+	public static void saveObject2File(String fileName, Object obj) throws IOException {
+		FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(fileName));
+		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
+		oos.writeObject(obj);
+	}
+**从文件中读取对象**
+
+	/**
+	 * 从文件中读取对象
+	 * @param fileName
+	 * @return
+	 * @throws IOException
+	 * @throws ClassNotFoundException
+	 */
+	public static Object readObjectFromFile(String fileName) throws IOException, ClassNotFoundException {
+		FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(fileName));
+		ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
+		Object object = ois.readObject();
+		return object;
+	}
+###第三个案例——自定义秘钥，代码
+		
+	/**
+		 * 生成key
+		 * @return
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException
+		 */
+		public static SecretKey createKey(String keyword) throws NoSuchAlgorithmException {
+			// 生成key
+			KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
+			keyGenerator.init(new SecureRandom(keyword.getBytes()));
+			SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
+			return secretKey;
+		}
+
+###应用场景
+* 登录，post请求{username=lisi,pw=加密}
+
+##非对称加密的案例
+常见算法：RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等 
+应用场景：银行和电商网站，他就采用非对称加密，将公钥给所有人，你们就用这个公钥加密，私钥我自己留着，谁也不知道，所以除了我，谁也解密不了。
+###第一个案例（数据量不大的情况下可用，加密数据小于117个字节，解密数据小于128个字节）
+	public class AysmmetricEncryptionDemo {
+	
+		public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
+				IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
+			String content = "今晚小树林，等你哦";
+			//生成密钥对
+			KeyPair keyPair = createKeyypair();
+			//获取公钥私钥
+			PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
+			PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
+			//加密
+			String encryptData = encrypt(content, publicKey);
+			System.out.println("加密后：" + encryptData);
+			//解密
+			String decryptData = decrypt(encryptData, privateKey);
+			System.out.println("解密后：" + decryptData);
+		}
+		/**
+		 * 生成秘钥对
+		 * @return
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException
+		 */
+		public static KeyPair createKeyypair() throws NoSuchAlgorithmException{
+			KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
+			KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
+			return keyPair;
+		}
+		/**
+		 * 加密
+		 * 
+		 * @param content
+		 * @return
+		 * @throws NoSuchPaddingException
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException
+		 * @throws BadPaddingException
+		 * @throws IllegalBlockSizeException
+		 * @throws InvalidKeyException
+		 */
+		public static String encrypt(String content, PublicKey publicKey) throws NoSuchAlgorithmException,
+				NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidKeyException {
+			// 获取cipher对象
+			Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
+			// 初始化cipher，指定模式为加密，传入公钥
+			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
+			byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(content.getBytes());
+			return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptBytes);
+		}
+	
+		/**
+		 * 解密方法
+		 * 
+		 * @param encryptData
+		 * @param privateKey
+		 * @return
+		 * @throws NoSuchPaddingException 
+		 * @throws NoSuchAlgorithmException 
+		 * @throws InvalidKeyException 
+		 * @throws BadPaddingException 
+		 * @throws IllegalBlockSizeException 
+		 * @throws Exception
+		 */
+		public static String decrypt(String encryptData, PrivateKey privateKey) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException{
+			byte[] encryptBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
+			// 获取cipher对象
+			Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
+			// 小芝解密
+			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
+			byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
+			return new String(decryptBytes);
+		}
+	}
+###如果数据量大的话，则要对要加密、解密的数据进行分块处理，代码如下：
+	
+		/**
+			 * 处理大量数据时，分块加密/解密
+			 * @param content
+			 * @param cipher
+			 * @param max
+			 * @return
+			 * @throws IllegalBlockSizeException
+			 * @throws BadPaddingException
+			 * @throws IOException
+			 */
+			private static byte[] doFinalWithBlock(byte[] bytes, Cipher cipher,int max)
+					throws IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, IOException {
+				int len = bytes.length;//3000
+				//加密数据长度不能超过117个byte
+				int inputOffset = 0;//2700
+				ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
+				while (len > inputOffset) {
+					//特殊情况，最后一次剩下的数据不足117
+					if ((len - inputOffset) >= max) {
+						byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(bytes, inputOffset, max);
+						baos.write(encryptBytes);
+						inputOffset += max;
+					}else {
+						byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(bytes, inputOffset, len - inputOffset);
+						baos.write(encryptBytes);
+						inputOffset = len;
+					}
+				}
+				byte[] byteArray = baos.toByteArray();
+				return byteArray;
+			}
+
+##消息摘要
+消息摘要是一个不可逆的过程。常用来防篡改。
+
+常见算法：MD5、SHA、CRC等 
+
+###byte数组和16进制字符串的互转
+
+	/**
+		 * byte数组转16进制字符串
+		 * @param bytes
+		 * @return
+		 */
+		public static String bytes2Hex(byte[] bytes){
+			StringBuffer sBuffer = new StringBuffer();
+			for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
+				//取高位
+				int high = (bytes[i] & 0xf0) >> 4;
+				//取低位
+				int low = bytes[i] & 0x0f;
+				sBuffer.append(HEXSTR[high]).append(HEXSTR[low]);
+			}
+			return sBuffer.toString();
+		}
+
+	/**
+		 * 16进制字符串转字节数组
+		 * @param hex
+		 * @return
+		 */
+		public static byte[] hex2Bytes(String hex){
+			int len = hex.length()/2;
+			//声明一个字节数组用于接收转换后的字节
+			byte[] bytes = new byte[len];
+			for (int i = 0; i < len; i++) {
+				//首先取高位,取偶数位
+				String highStr = hex.substring(2 * i, 2 * i + 1);
+				String lowStr = hex.substring(2 * i + 1, 2 * i + 2);
+				int high = Integer.parseInt(highStr, 16) << 4;
+				int low = Integer.parseInt(lowStr, 16);
+				bytes[i] = (byte) (high + low);
+			}
+			return bytes;
+		}
+
+##数字签名
+
+**签名过程**
+
+			String content = "404房卡";
+			Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");
+			KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
+			KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
+			PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
+			PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
+			signature.initSign(privateKey);
+			signature.update(content.getBytes());
+			byte[] sign = signature.sign();
+
+###数字签名的流程(画图理解)
+###Signature**
+
+	//小芝认证
+			signature.initVerify(publicKey);
+			//我们要对房卡进行认证
+	//		String content2 = "505的房卡";
+			signature.update(content.getBytes());
+			boolean verify = signature.verify(sign);
+			Util.printBytes(sign);
+			System.out.println(verify);
+##keytool的使用。
+* 生成keyPair  keytool -genkeypair
+* 修改别名   keytool  -changealias -alias mykey -destalias heima1
+* 导出证书   keytool -exportcert
+* 导入证书   keytool -importcert
+
+**获取文件中的证书**
+
+		// 获取证书工厂的实例
+				CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
+				FileInputStream inStream = new FileInputStream(new File("heima.cer"));
+				X509Certificate certificate = (X509Certificate) cf.generateCertificate(inStream);
+
+##SSl
+**双向认证的原理**
+**代码访问12306**
+
+		public class HttpsDemo {
+		
+			public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, KeyStoreException, CertificateException {
+				//第一种方式，我所有的证书都不检查
+				SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");//TLS 是transport Layer safe
+				//获取信任管理者工厂
+				TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
+				//获取keyStore
+				KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
+				ks.load(null);
+				//从文件中读取证书
+				CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
+				FileInputStream inStream = new FileInputStream(new File("srca.cer"));
+				X509Certificate cert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(inStream);
+				//给keyStore设置证书
+				ks.setCertificateEntry("12306", cert);
+				trustManagerFactory.init(ks);
+				TrustManager[] tm = trustManagerFactory.getTrustManagers();
+				sslContext.init(null, tm, null);
+				SSLSocketFactory socketFactory = sslContext.getSocketFactory();
+				HttpsURLConnection.setDefaultSSLSocketFactory(socketFactory);
+				// TODO Auto-generated method stub
+				URL url = new URL("https://kyfw.12306.cn/otn/");
+				//第二步，获取coon
+				HttpsURLConnection coon = (HttpsURLConnection) url.openConnection();
+				InputStream inputStream = coon.getInputStream();
+				String response = Util.inputStream2String(inputStream);
+				System.out.println(response);
+			}
+		}