Java安全性编程实例详解：加密、解密与代码保护

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"《Java安全性编程实例》是一本深入浅出的教程，专为学习Java安全编程的读者精心设计。本书共分为9个章节，以实例驱动的方式讲解Java安全性相关的核心概念和技术。它从基础的运行环境配置开始，如J2SE的安装与设置，以及反编译器和混淆器的安装，这些是确保安全编程的基础。在数据内容保护方面，作者通过实际操作展示了加密和解密技术，包括使用简单凯撒密码、对称密钥（如DES或AES）的生成和存储，以及基于口令的加密。书中还涵盖了不同类型的加密模式，如CBC和RSA，以及如何生成非对称加密的公钥和私钥。此外，通过RSA算法演示了加密和解密的过程，并介绍了密钥交换协议（如Diffie-Hellman）来创建共享密钥。在Java源代码保护层面，书中详细讲解了如何使用反编译器和混淆器来防止代码被轻易阅读或修改，以及如何安全地加载和处理加密的字节码文件，确保类、成员变量和方法的隐私。作者还介绍了校验器和对私有成员变量的保护措施，以及如何保护常量。进一步，书中着重探讨了数据完整性和所有者确认，包括使用消息摘要（如MD5或SHA-1）来验证数据的完整性，以及数字签名技术，利用私钥进行签名以确保数据来源的真实性，公钥则用于验证签名。这一部分的实例不仅演示了如何创建和验证数字签名，还展示了在输入流和输出流中应用这些技术的实践。《Java安全性编程实例》特别适合Java初学者和安全技术入门者，同时也为高校教学提供了实用的教学资源。其详实的实例和易于理解的讲解，帮助读者系统地理解和掌握Java安全编程的关键技巧，使他们在实践中更好地应对各种安全挑战。"

（1）最简单的用法

JAD 的最简单用法是直接输入“Jad 字节码文件名称”，如

Jad example.class

或 Jad example

则将 example.class 反编译，反编译得到的源代码保存为 example.jad。如果 example.jad 已经

存在，会提示是否覆盖。使用命令选项-o 可跳过提示。

（2）使用通配符

JAD 支持通配符，如可输入：

Jad *.class

则将当前目录所有字节码文件进行反编译。

（3）指定输出形式

如果希望反编译结果以.java 为后缀，可输入

jad -sjava example.class

但此时要注意不要覆盖了原有的源代码，尤其加上-o 选项后，覆盖原有文件不会出现提示，

更应小心。

类似地，可以指定任意后缀。

使用-p 选项可以将反编译结果输出到屏幕，如

jad –p example.class

进一步可将其重定向到任意文件名，如

jad –p example.class >my.java

使用“-d 目录名”选项可指定反编译后的输出文件的目录，若没有目录会自动创建。

如

jad -o -dtest -sjava *.class

或

jad -o -d test -s java *.class

将当前目录所有字节码文件反编译到 test 目录。

（4）设置输出内容

使用-a 选项则可以使用 JVM 字节码注释输出结果，得到类似如下的输出

public static void main(String args[])

throws Exception

{

System.setProperty("javax.net.ssl.keyStore", "mykeystore");

// 0 0:ldc1 #2 <String "javax.net.ssl.keyStore">

// 1 2:ldc1 #3 <String "mykeystore">

// 2 4:invokestatic #4 <Method String System.setProperty(String, String)>

// 3 7:pop

使用-b 选项可以输出冗余的大括号（缺省不加大括号）。如 if 语句中只有一条语句也加

大括号，如

if(a){

b();

}

使用-f 选项则对所有类、成员变量和方法使用全称，如

public static void main(java.lang.String args[])

throws java.lang.Exception

第 2 章数据内容的保护——

加密和解密

本章重点：

加密是保护重要数据以及程序之间进行秘密通信的重要方法，随着加密的广泛应用，已

发展成为一门单独的学科：密码学（Cryptography）。密码学这一单词来自希腊语 Kryptus（隐

藏）和 Gráphein（写），可见通过加密将信息隐藏起来是密码学的重要内容。Java 中提供了

常用的加密和解密算法，本章将介绍如何使用这些已有的算法。

本章主要内容：

 通过编写凯撒密码了解加密和解密的基本过程

 创建对称密钥，使用对称密钥进行加密和解密

 创建非对称密钥，使用非对称密钥进行加密和解密

 使用密钥协定分发密钥

2.1 一个简单的加密和解密程序——凯撒密码

本节将介绍一个简单的加密和解密程序，通过本实例，读者将了解加密和解密内部的过

程和相关概念，消除对加密和解密的神秘感。

★ 实例说明

凯撒密码是罗马扩张时期朱利斯• 凯撒（Julius Caesar）创造的，用于加密通过信使传

递的作战命令。它将字母表中的字母移动一定位置而实现加密。例如如果向右移动 2 位，则

字母 A 将变为 C，字母 B 将变为 D，…，字母 X 变成 Z，字母 Y 则变为 A，字母 Z 变为 B。

因此，假如有个明文字符串“Hello”用这种方法加密的话，将变为密文：“Jgnnq”。而如果

要解密，则只要将字母向相反方向移动同样位数即可。如密文“Jgnnq”每个字母左移两位

变为“Hello”。这里，移动的位数“2”是加密和解密所用的密钥。

本实例通过 Java 实现了这一过程，由此可以了解与加密和解密相关的概念。

★ 编程思路

首先获取要加密的内容以及密钥，凯撒密码的密钥即字符移动的位数。由于凯撒密码器的移

位是针对字符的，因此需要将待加密的内容中每个字符取出，然后针对每个字符分别加以移

位。主要步骤如下：

（1）读取要加密的字符串、密钥

String s=args[0];

int key=Integer.parseInt(args[1]);

分析：作为示例，程序中通过命令行参数传入要加密的字符串。凯撒密码器的密钥

比较简单，只是移动的位数，这里不妨通过命令行参数传入。由于移动的位数为整数，

java Caesar 明文（要加密的字符串）密钥（移动的位数）

即可加密。

在密钥前面加上负号，将运行

java Caesar 明文（要加密的字符串） -密钥（移动的位数）

即可解密。

如为了加密字符串“Hello World!”，可随意取一个密钥如 4，运行：

java Caesar "Hello World!" 4

将输出“Lipps Asvph!”。这里“Hello World!”是明文，“Lipps Asvph!”是密文。

如果密钥大于 26，程序中移位前会和 26 取模而将其调整到 26 以下。因此运行：

java Caesar "Hello World!" 30

同样将输出“Lipps Asvph!”。

为了将密文“Lipps Asvph!”解密，需要知道加密该密文所用的密钥 4，这样，执行：

java Caesar "Lipps Asvph!" -4

将得到明文“Hello World!”。

如果密钥和加密时所用的不同，则解密时将得到无意义的输出，如运行

java Caesar "Lipps Asvph!" –3

程序将输出“Ifmmp Xpsme!”。这样，只有知道密钥才能得到原来的密文。

2.2 对称密钥的生成和保存

上节的凯撒密码是很脆弱的，密钥总共只有 26 个，攻击者得到密文后即使不知道密钥，

也可一个一个地试过去，最多试 26 次就可以得到明文。

现代密码算法的过程要复杂得多，其中一类和凯撒密码类似，加密和解密使用相同的密

钥，称为对称密钥算法；另一类则在加密时使用一种密钥，在解密时使用另一种密钥，称为

非对称密钥算法。这些算法的密钥也不再是简单的整数，而是很长的二进制数。这样，一个

56 位的密钥有 2

（即 72,057,594,037,927,936）个不同的可能取值，这需要耗费超级计算机

约一天的时间尝试每一个密钥。当密钥长度达到 128 位，则密钥数量达到 2

128

个，需要的时

间增加到 2

倍，约 1.29×10

年。

Java 中已经提供了常用的加密算法，我们不需要了解算法的细节而可以直接使用这些算

法实现加密。各种算法所用的密钥各有不同，本节将学习 Java 中创建对称密钥的方法。在

随后的章节中介绍如何利用这些密钥进行加密和解密。

2.2.1 对称密钥的生成及以对象序列化方式保存

★ 实例说明

本实例给出 Java 中创建对称密钥的步骤，并通过对象序列化方式保存在文件中。

★ 编程思路：

（1）获取密钥生成器

KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");

分析：Java 中 KeyGenerator 类中提供了创建对称密钥的方法。Java 中的类一般使

用 new 操作符通过构造器创建对象，但 KeyGenerator 类不是这样，它预定义了一个静

态方法 getInstance（），通过它获得 KeyGenerator 类型的对象。这种类成为工厂类

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