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Java對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的方法詳解

更新時間：2024年03月05日 14:24:35 作者：半畝方塘立身

敏感數(shù)據(jù)的加密是數(shù)據(jù)安全的重要方面,尤其是對于手機號和身份證號這類個人信息,本文主要為大家介紹了Java對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的相關(guān)方法,希望對大家有所幫助

敏感數(shù)據(jù)的加密是數(shù)據(jù)安全的重要方面，尤其是對于手機號和身份證號這類個人信息。如果這些信息以明文形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，一旦數(shù)據(jù)庫被黑客攻破，大量的個人信息就會泄露，可能被用于不法活動。數(shù)據(jù)加密可以在不同的層面上實現(xiàn)，例如應(yīng)用層、數(shù)據(jù)庫層或傳輸層。這里，我們將討論在業(yè)務(wù)中如何加密敏感數(shù)據(jù)。

對稱加密 vs 非對稱加密

對于敏感信息的存儲，我們考慮使用加密算法。通常有兩種加密算法可供選擇：對稱加密和非對稱加密。對稱加密使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密，而非對稱加密使用一對公私鑰。對于服務(wù)器端加密和解密敏感數(shù)據(jù)的場景，對稱加密通常是更優(yōu)的選擇，因為它比非對稱加密更快，而且我們不需要考慮密鑰的安全傳輸問題。

AES加密

AES（高級加密標(biāo)準(zhǔn)）是一種廣泛使用的對稱加密算法，提供了強大的安全性和較高的性能。我們推薦使用AES-256-GCM模式，它不僅提供加密功能，還有驗證加密完整性的能力，確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

Java中使用AES加密敏感數(shù)據(jù)

以下是一個簡單的例子，展示了如何在Java中使用AES算法加密和解密數(shù)據(jù)：

生成密鑰：首先，需要生成一個密鑰。在實際應(yīng)用中，應(yīng)該安全地存儲這個密鑰，不應(yīng)硬編碼在代碼中。
加密數(shù)據(jù)：使用密鑰加密敏感信息。
解密數(shù)據(jù)：當(dāng)需要訪問原始數(shù)據(jù)時，使用相同的密鑰進(jìn)行解密。

public class AESGCMEncryptionExample {

    private static final String ALGORITHM = "AES";
    private static final String TRANSFORMATION = "AES/GCM/NoPadding";
    private static final int AES_KEY_SIZE = 256; // AES-256
    private static final int GCM_NONCE_LENGTH = 12; // 12 bytes IV
    private static final int GCM_TAG_LENGTH = 16; // 128 bits authentication tag

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 生成AES密鑰
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        keyGenerator.init(AES_KEY_SIZE); 
        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();

        // 生成GCM的IV
        byte[] iv = new byte[GCM_NONCE_LENGTH];
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        random.nextBytes(iv);

        // 加密
        String sensitiveData = "Sensitive Data to Encrypt";
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(TRANSFORMATION);
        GCMParameterSpec gcmParameterSpec = new GCMParameterSpec(GCM_TAG_LENGTH * 8, iv);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, gcmParameterSpec);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(sensitiveData.getBytes());
        String encryptedData = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
        System.out.println("Encrypted data: " + encryptedData);

        // 解密
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, gcmParameterSpec);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        String decryptedData = new String(decryptedBytes);
        System.out.println("Decrypted data: " + decryptedData);
    }
}

在這個示例中，我們使用了AES-256-GCM模式進(jìn)行加密和解密。請注意，IV應(yīng)該對每次加密都是唯一的，并且在解密時需要相同的IV和密鑰。因此，實際應(yīng)用中，通常需要將IV與加密數(shù)據(jù)一起存儲，但要確保IV不被加密。

此外，由于使用了GCM模式，無需手動添加消息認(rèn)證碼（MAC）或數(shù)字簽名來確保數(shù)據(jù)完整性，因為GCM模式已經(jīng)提供了這種保護(hù)。不過，需要注意的是，重復(fù)使用相同的IV和密鑰對不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密會嚴(yán)重?fù)p害安全性，因此每次加密時使用新的隨機IV是非常重要的。

加密服務(wù)如何設(shè)計

加密服務(wù)設(shè)計：設(shè)計一個加密服務(wù)，用于加密和解密數(shù)據(jù)。每次加密都應(yīng)生成新的隨機密鑰和初始化向量，并將它們存儲在安全的地方。
數(shù)據(jù)庫存儲：數(shù)據(jù)庫中存儲脫敏后的明文、密文和加密ID。加密ID用于在需要解密時檢索正確的密鑰和初始化向量。
使用AAD：附加認(rèn)證數(shù)據(jù)（AAD）用于加密過程，增加了一個額外的安全層，即使密文和加密密鑰被泄露，沒有AAD也無法解密數(shù)據(jù)。

下面是一個簡化的數(shù)據(jù)加密服務(wù)架構(gòu)圖，展示了如何處理和存儲敏感數(shù)據(jù)（如姓名和身份證號）的流程。這個架構(gòu)包括了應(yīng)用服務(wù)器、加密服務(wù)、數(shù)據(jù)庫和客戶端之間的交互：

客戶端（用戶） ：用戶通過客戶端應(yīng)用提交需要加密的敏感數(shù)據(jù)（如姓名和身份證號）。

應(yīng)用服務(wù)：

接收來自客戶端的敏感數(shù)據(jù)。
將數(shù)據(jù)發(fā)送到加密服務(wù)進(jìn)行加密。
接收加密數(shù)據(jù)和加密ID，并將它們存儲在數(shù)據(jù)庫中。
對于需要解密的請求，應(yīng)用服務(wù)器將從數(shù)據(jù)庫獲取加密數(shù)據(jù)和加密ID，并請求加密服務(wù)進(jìn)行解密。

KMS服務(wù)：