Package com.common.platform.utils.security

Source Code of com.common.platform.utils.security.CryptoUtils

/**
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*
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*
* $Id: CryptoUtils.java 764 2009-12-27 19:13:59Z calvinxiu $
*/
package com.common.platform.utils.security;

import java.security.GeneralSecurityException;
import java.util.Arrays;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import com.common.platform.utils.EncodeUtils;

/**
* 支持HMAC-SHA1消息签名 及 DES/AES对称加密的工具类.
*
* 支持Hex与Base64两种编码方式.
*
* @author calvin
*/
public class CryptoUtils {

  private static final String DES = "DES";
  private static final String AES = "AES";
  private static final String HMACSHA1 = "HmacSHA1";

  private static final int DEFAULT_HMACSHA1_KEYSIZE = 160;//RFC2401
  private static final int DEFAULT_AES_KEYSIZE = 128;

  //-- HMAC-SHA1 funciton --//
  /**
   * 使用HMAC-SHA1进行消息签名, 返回字节数组,长度为20字节.
   *
   * @param input 原始输入字符串
   * @param keyBytes HMAC-SHA1密钥
   */
  public static byte[] hmacSha1(String input, byte[] keyBytes) {
    try {
      SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(keyBytes, HMACSHA1);
      Mac mac = Mac.getInstance(HMACSHA1);
      mac.init(secretKey);
      return mac.doFinal(input.getBytes());
    } catch (GeneralSecurityException e) {
      throw new IllegalStateException("Security exception", e);
    }
  }

  /**
   * 使用HMAC-SHA1进行消息签名, 返回Hex编码的结果,长度为40字符.
   * 
   * @see #hmacSha1(String, byte[])
   */
  public static String hmacSha1ToHex(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] macResult = hmacSha1(input, keyBytes);
    return EncodeUtils.hexEncode(macResult);
  }

  /**
   * 使用HMAC-SHA1进行消息签名, 返回Base64编码的结果.
   *
   * @see #hmacSha1(String, byte[])
   */
  public static String hmacSha1ToBase64(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] macResult = hmacSha1(input, keyBytes);
    return EncodeUtils.base64Encode(macResult);
  }

  /**
   * 使用HMAC-SHA1进行消息签名, 返回Base64编码的URL安全的结果.
   *
   * @see #hmacSha1(String, byte[])
   */
  public static String hmacSha1ToBase64UrlSafe(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] macResult = hmacSha1(input, keyBytes);
    return EncodeUtils.base64UrlSafeEncode(macResult);
  }

  /**
   * 校验Hex编码的HMAC-SHA1签名是否正确.
   *
   * @param hexMac Hex编码的签名
   * @param input 原始输入字符串
   * @param keyBytes 密钥
   */
  public static boolean isHexMacValid(String hexMac, String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] expected = EncodeUtils.hexDecode(hexMac);
    byte[] actual = hmacSha1(input, keyBytes);

    return Arrays.equals(expected, actual);
  }

  /**
   * 校验Base64/Base64URLSafe编码的HMAC-SHA1签名是否正确.
   *
   * @param base64Mac Base64/Base64URLSafe编码的签名
   * @param input 原始输入字符串
   * @param keyBytes 密钥
   */
  public static boolean isBase64MacValid(String base64Mac, String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] expected = EncodeUtils.base64Decode(base64Mac);
    byte[] actual = hmacSha1(input, keyBytes);

    return Arrays.equals(expected, actual);
  }

  /**
   * 生成HMAC-SHA1密钥,返回字节数组,长度为160位(20字节).
   * HMAC-SHA1算法对密钥无特殊要求, RFC2401建议最少长度为160位(20字节).
   */
  public static byte[] generateMacSha1Key() {
    try {
      KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(HMACSHA1);
      keyGenerator.init(DEFAULT_HMACSHA1_KEYSIZE);
      SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
      return secretKey.getEncoded();
    } catch (GeneralSecurityException e) {
      throw new IllegalStateException("Security exception", e);
    }
  }

  /**
   * 生成HMAC-SHA1密钥, 返回Hex编码的结果,长度为40字符.
   * @see #generateMacSha1Key()
   */
  public static String generateMacSha1HexKey() {
    return EncodeUtils.hexEncode(generateMacSha1Key());
  }

  //-- DES function --//
  /**
   * 使用DES加密原始字符串, 返回Hex编码的结果.
   *
   * @param input 原始输入字符串
   * @param keyBytes 符合DES要求的密钥
   */
  public static String desEncryptToHex(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] encryptResult = des(input.getBytes(), keyBytes, Cipher.ENCRYPT_MODE);
    return EncodeUtils.hexEncode(encryptResult);
  }

  /**
   * 使用DES加密原始字符串, 返回Base64编码的结果.
   *
   * @param input 原始输入字符串
   * @param keyBytes 符合DES要求的密钥
   */
  public static String desEncryptToBase64(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] encryptResult = des(input.getBytes(), keyBytes, Cipher.ENCRYPT_MODE);
    return EncodeUtils.base64Encode(encryptResult);
  }

  /**
   * 使用DES解密Hex编码的加密字符串, 返回原始字符串.
   *
   * @param input Hex编码的加密字符串
   * @param keyBytes 符合DES要求的密钥
   */
  public static String desDecryptFromHex(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] decryptResult = des(EncodeUtils.hexDecode(input), keyBytes, Cipher.DECRYPT_MODE);
    return new String(decryptResult);
  }

  /**
   * 使用DES解密Base64编码的加密字符串, 返回原始字符串.
   *
   * @param input Base64编码的加密字符串
   * @param keyBytes 符合DES要求的密钥
   */
  public static String desDecryptFromBase64(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] decryptResult = des(EncodeUtils.base64Decode(input), keyBytes, Cipher.DECRYPT_MODE);
    return new String(decryptResult);
  }

  /**
   * 使用DES加密或解密无编码的原始字节数组, 返回无编码的字节数组结果.
   *
   * @param inputBytes 原始字节数组
   * @param keyBytes 符合DES要求的密钥
   * @param mode Cipher.ENCRYPT_MODE 或 Cipher.DECRYPT_MODE
   */
  private static byte[] des(byte[] inputBytes, byte[] keyBytes, int mode) {
    try {
      DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(keyBytes);
      SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);
      SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);

      Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES);
      cipher.init(mode, secretKey);
      return cipher.doFinal(inputBytes);
    } catch (GeneralSecurityException e) {
      throw new IllegalStateException("Security exception", e);
    }
  }

  /**
   * 生成符合DES要求的密钥, 长度为64位(8字节).
   */
  public static byte[] generateDesKey() {
    try {
      KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(DES);
      SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
      return secretKey.getEncoded();
    } catch (GeneralSecurityException e) {
      throw new IllegalStateException("Security exception", e);
    }
  }

  /**
   * 生成符合DES要求的Hex编码密钥, 长度为16字符.
   */
  public static String generateDesHexKey() {
    return EncodeUtils.hexEncode(generateDesKey());
  }

  //-- AES funciton --//
  /**
   * 使用AES加密原始字符串, 返回Hex编码的结果.
   *
   * @param input 原始输入字符串
   * @param keyBytes 符合AES要求的密钥
   */
  public static String aesEncryptToHex(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] encryptResult = aes(input.getBytes(), keyBytes, Cipher.ENCRYPT_MODE);
    return EncodeUtils.hexEncode(encryptResult);
  }

  /**
   * 使用AES加密原始字符串, 返回Base64编码的结果.
   *
   * @param input 原始输入字符串
   * @param keyBytes 符合AES要求的密钥
   */
  public static String aesEncryptToBase64(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] encryptResult = aes(input.getBytes(), keyBytes, Cipher.ENCRYPT_MODE);
    return EncodeUtils.base64Encode(encryptResult);
  }

  /**
   * 使用AES解密Hex编码的加密字符串, 返回原始字符串.
   *
   * @param input Hex编码的加密字符串
   * @param keyBytes 符合AES要求的密钥
   */
  public static String aesDecryptFromHex(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] decryptResult = aes(EncodeUtils.hexDecode(input), keyBytes, Cipher.DECRYPT_MODE);
    return new String(decryptResult);
  }

  /**
   * 使用AES解密Base64编码的加密字符串, 返回原始字符串.
   *
   * @param input Base64编码的加密字符串
   * @param keyBytes 符合AES要求的密钥
   */
  public static String aesDecryptFromBase64(String input, byte[] keyBytes) {
    byte[] decryptResult = aes(EncodeUtils.base64Decode(input), keyBytes, Cipher.DECRYPT_MODE);
    return new String(decryptResult);
  }

  /**
   * 使用AES加密或解密无编码的原始字节数组, 返回无编码的字节数组结果.
   *
   * @param inputBytes 原始字节数组
   * @param keyBytes 符合AES要求的密钥
   * @param mode Cipher.ENCRYPT_MODE 或 Cipher.DECRYPT_MODE
   */
  private static byte[] aes(byte[] inputBytes, byte[] keyBytes, int mode) {
    try {
      SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(keyBytes, AES);
      Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES);
      cipher.init(mode, secretKey);
      return cipher.doFinal(inputBytes);
    } catch (Exception e) {
      throw new IllegalStateException("Security exception", e);
    }
  }

  /**
   * 生成AES密钥,返回字节数组,长度为128位(16字节).
   */
  public static byte[] generateAesKey() {
    try {
      KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(AES);
      keyGenerator.init(DEFAULT_AES_KEYSIZE);
      SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
      return secretKey.getEncoded();
    } catch (GeneralSecurityException e) {
      throw new IllegalStateException("Security exception", e);
    }
  }

  /**
   * 生成AES密钥, 返回Hex编码的结果,长度为32字符.
   * @see #generateMacSha1Key()
   */
  public static String generateAesHexKey() {
    return EncodeUtils.hexEncode(generateAesKey());
  }

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