NIO中的数据加密与解密

# 1. 简介

## 1.1 什么是NIO

NIO（New Input/Output）是Java中的非阻塞式IO。传统的Java IO是基于流(stream)的，每次读取或写入数据都会阻塞线程，直到完成操作。而NIO基于缓冲区(buffer)和通道(channel)的概念，通过选择器(selector)实现了多路复用。这样可以在一个线程中处理多个客户端连接，并提高IO操作的效率。

NIO有许多优点，例如更高的性能、更少的线程需求和更好的扩展性。因此，它在网络编程、服务器编程等领域得到了广泛应用。

## 1.2 数据加密与解密的重要性

数据加密和解密是信息安全领域的关键技术。随着互联网的发展，我们越来越需要保护数据的机密性和完整性，以防止数据被窃取、篡改或伪造。

加密是指将原始数据转化为一段看似随机的密文，只有持有密钥的人才能解密还原成原始数据。解密则是将密文还原为原始数据。通过使用加密算法，我们可以确保数据在传输过程中不被非法访问和篡改。

在本篇文章中，我们将介绍一些常用的加密算法，以及如何使用这些算法来实现NIO中的数据加密与解密。同时，我们还会探讨数字签名的概念以及加密传输协议的使用方法。

# 2. 对称加密算法

对称加密算法是一种使用相同的密钥对数据进行加密和解密的算法。在NIO中，我们可以使用AES算法来实现数据加密与解密。

### 2.1 AES算法原理

AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，它可以使用128位、192位或256位的密钥来加密数据。AES算法使用替代和置换操作，以及逐位行变换，来实现高级的数据加密。

AES算法的加密过程如下：
1. 将明文按照128位进行分块。
2. 将密钥扩展到和明文分块相同的长度。
3. 进行多轮的替代、置换和行变换操作。
4. 输出密文。

### 2.2 使用AES实现NIO数据加密与解密

下面是使用AES算法在Java中实现NIO数据加密与解密的示例代码：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.security.Key;

public class AESExample {

    private static final String ALGORITHM = "AES";
    private static final String KEY = "ThisIsASecretKey";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 加密文件
        encryptFile("plain.txt", "encrypted.txt");

        // 解密文件
        decryptFile("encrypted.txt", "decrypted.txt");
    }

    public static void encryptFile(String inputFile, String outputFile) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        Key secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(), ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

        FileChannel inputChannel = FileChannel.open(Paths.get(inputFile), StandardOpenOption.READ);
        FileChannel outputChannel = FileChannel.open(Paths.get(outputFile), StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.WRITE);

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        while (inputChannel.read(buffer) > 0) {
            buffer.flip();
            byte[] encryptedBytes = cipher.update(buffer.array());

            outputChannel.write(ByteBuffer.wrap(encryptedBytes));
            buffer.clear();
        }

        byte[] finalBytes = cipher.doFinal();
        outputChannel.write(ByteBuffer.wrap(finalBytes));

        inputChannel.close();
        outputChannel.close();
    }

    public static void decryptFile(String inputFile, String outputFile) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        Key secretKey = new SecretKeySpec(KEY.getBytes(), ALGORITHM);
        cipher.ini