Java 加密基础

日志里不能打密码，数据库里不应存明文。JCA/JCE（Java Cryptography Architecture / Extension）提供哈希、对称加密、非对称加密与签名 API——本课建立安全直觉，供 spring-boot-essentials 的 Spring Security 与 HTTPS 配置理解底层，并遵循 java-core-essentials 的「不可变、显式异常」风格。

学习目标

• 用 MessageDigest 做 SHA-256 哈希，理解盐（salt）的作用
• 用 Cipher 做 AES-GCM 加解密，选对模式与 IV
• 区分「哈希存密码」与「加密可还原字段」的适用场景

密码哈希（不可逆）

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

public final class PasswordHasher {
    private static final SecureRandom RNG = new SecureRandom();

    public static String hash(char[] password) throws Exception {
        byte[] salt = new byte[16];
        RNG.nextBytes(salt);
        byte[] hash = sha256(concat(salt, new String(password).getBytes()));
        return Base64.getEncoder().encodeToString(salt)
            + "$" + Base64.getEncoder().encodeToString(hash);
    }

    private static byte[] sha256(byte[] input) throws Exception {
        return MessageDigest.getInstance("SHA-256").digest(input);
    }
}

生产环境请用 BCrypt / Argon2（Spring Security 的 PasswordEncoder），上述代码仅说明 JCA 用法。SHA-256 单次哈希对密码仍不够慢，易被彩虹表攻击。

AES-GCM 对称加密（可还原）

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public final class AesGcm {
    private static final int TAG_BITS = 128;

    public static byte[] encrypt(byte[] key, byte[] plain) throws Exception {
        byte[] iv = new byte[12];
        new SecureRandom().nextBytes(iv);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(key, "AES"),
            new GCMParameterSpec(TAG_BITS, iv));
        byte[] cipherText = cipher.doFinal(plain);
        return concat(iv, cipherText); // 存储时 IV 与密文一起
    }
}

禁止 AES-ECB；GCM 同时提供机密性与完整性。密钥长度 128/256 位，从 KMS 或环境变量读取，不要硬编码进 Git。

场景选型

需求	方案	Java API / 库
存用户密码	慢哈希 + 盐	BCryptPasswordEncoder