Java对敏感数据进行加密的方法详解

敏感数据的加密是数据安全的重要方面，尤其是对于手机号和身份证号这类个人信息。如果这些信息以明文形式存储在数据库中，一旦数据库被黑客攻破，大量的个人信息就会泄露，可能被用于不法活动。数据加密可以在不同的层面上实现，例如应用层、数据库层或传输层。这里，我们将讨论在业务中如何加密敏感数据。

对称加密 vs 非对称加密

对于敏感信息的存储，我们考虑使用加密算法。通常有两种加密算法可供选择：对称加密和非对称加密。对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，而非对称加密使用一对公私钥。对于服务器端加密和解密敏感数据的场景，对称加密通常是更优的选择，因为它比非对称加密更快，而且我们不需要考虑密钥的安全传输问题。

AES加密

AES（高级加密标准）是一种广泛使用的对称加密算法，提供了强大的安全性和较高的性能。我们推荐使用AES-256-GCM模式，它不仅提供加密功能，还有验证加密完整性的能力，确保数据的安全性和完整性。

Java中使用AES加密敏感数据

以下是一个简单的例子，展示了如何在Java中使用AES算法加密和解密数据：

• 生成密钥：首先，需要生成一个密钥。在实际应用中，应该安全地存储这个密钥，不应硬编码在代码中。
• 加密数据：使用密钥加密敏感信息。
• 解密数据：当需要访问原始数据时，使用相同的密钥进行解密。

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密钥
        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);
    }
}

在这个示例中，我们使用了AES-256-GCM模式进行加密和解密。请注意，IV应该对每次加密都是唯一的，并且在解密时需要相同的IV和密钥。因此，实际应用中，通常需要将IV与加密数据一起存储，但要确保IV不被加密。

此外，由于使用了GCM模式，无需手动添加消息认证码（MAC）或数字签名来确保数据完整性，因为GCM模式已经提供了这种保护。不过，需要注意的是，重复使用相同的IV和密钥对不同的数据进行加密会严重损害安全性，因此每次加密时使用新的随机IV是非常重要的。

加密服务如何设计

• 加密服务设计：设计一个加密服务，用于加密和解密数据。每次加密都应生成新的随机密钥和初始化向量，并将它们存储在安全的地方。
• 数据库存储：数据库中存储脱敏后的明文、密文和加密ID。加密ID用于在需要解密时检索正确的密钥和初始化向量。
• 使用AAD：附加认证数据（AAD）用于加密过程，增加了一个额外的安全层，即使密文和加密密钥被泄露，没有AAD也无法解密数据。

下面是一个简化的数据加密服务架构图，展示了如何处理和存储敏感数据（如姓名和身份证号）的流程。这个架构包括了应用服务器、加密服务、数据库和客户端之间的交互：

客户端（用户） ：用户通过客户端应用提交需要加密的敏感数据（如姓名和身份证号）。

应用服务：

• 接收来自客户端的敏感数据。
• 将数据发送到加密服务进行加密。
• 接收加密数据和加密ID，并将它们存储在数据库中。
• 对于需要解密的请求，应用服务器将从数据库获取加密数据和加密ID，并请求加密服务进行解密。

KMS服务：

• 负责敏感数据的加密和解密操作。
• 每次加密时生成新的密钥和初始化向量（IV），并将它们与加密ID一起存储在kms中。
• 使用加密ID检索相应的密钥和IV进行解密。

业务数据库：

• 存储脱敏的数据和加密数据。
• 保存与加密数据相关的加密ID，但不存储加密密钥或IV。

密钥数据库：

• 存储密钥和初始化向量（IV），每个加密操作都有唯一的密钥和IV。
• 加密ID用于关联加密数据和其对应的密钥及IV。

安全注意事项

密钥和IV不应与加密数据一起存储在同一个数据库中，以防止数据库泄露时暴露所有必要的解密信息。

加密服务应该独立于应用服务器，以减少应用服务器被攻破时对加密系统的潜在影响。

所有敏感数据的传输应通过安全通道进行，例如使用HTTPS。

定期轮换密钥，并确保旧密钥的安全废弃，以减少长期使用同一密钥可能带来的风险。

到此这篇关于Java对敏感数据进行加密的方法详解的文章就介绍到这了,更多相关Java敏感数据加密内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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