Java中Blowfish加密算法

Blowfish加密算法最初设计为DES加密算法的替代方案，是当今最流行的加密算法之一。Blowfish 是一种对称密钥分组密码，由Bruce Schneier于 1993 年设计。该算法的块大小为64位，密钥长度为446位，优于DES和3DES算法。

在本教程中，我们将学习如何使用 Blowfish 密码以及 JDK 中提供的 Java 加密体系结构 (JCA) 来实现加密和解密。

生成密钥
由于 Blowfish 是一种对称密钥分组密码，因此它使用相同的密钥进行加密和解密。因此，我们将在接下来的步骤中创建一个密钥来加密文本。该密钥应安全保存，不应公开共享。让我们定义密钥：

// Generate a secret key
String secretKey = "MyKey123";
byte[] keyData = secretKey.getBytes();
// Build the SecretKeySpec using Blowfish algorithm
SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(keyData, "Blowfish");

接下来，我们可以继续使用加密模式构建密码：

// Build the cipher using Blowfish algorithm
Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");

然后，我们将使用加密模式（ Cipher.ENCRYPT_MODE ）初始化密码并使用我们的密钥：

// Initialize cipher in encryption mode with secret key
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);

加密字符串
让我们看看如何使用实例化的 Blowfish 密码和密钥来加密字符串：

// the text to encrypt
String secretMessage = "Secret message to encrypt";
// encrypt message
byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(secretMessage.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

正如我们所看到的，密码以字节数组的形式为我们提供了一条加密消息。但是，如果我们想将其存储在数据库中或通过REST API发送加密消息，那么使用 Base64 字母表进行编码会更合适、更安全：

// encode with Base64 encoder
String encryptedtext = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);

现在，我们得到了最终的加密文本，该文本可读且易于处理。

解密字符串
使用 Blowfish 加密算法解密字符串同样简单。让我们看看它的实际效果。

首先，我们需要使用解密模式（ Cipher.DECRYPT_MODE）以及SecretKeySpec来初始化密码：

// Create the Blowfish Cipher
Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
// Initialize with decrypt mode & SecretKeySpec
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);

接下来，我们可以使用这个密码来解密消息：

// decode using Base64 and decrypt the message
byte[] decrypted = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedtext));
// convert the decrypted bytes to String
String decryptedString = new String(decrypted, StandardCharsets.UTF_8);

最后，我们可以通过将结果与原始值进行比较来验证结果，以确保解密过程正确执行：

Assertions.assertEquals(secretMessage, decrypedText);

另外，我们可以注意到，我们在加密和解密过程中都使用了StandardCharsets.UTF_8字符集。这样，我们就可以确保加密或解密始终将包含格式错误且不可映射的字符序列的输入文本替换为 UTF-8 字符集的替换字节数组。

使用文件
有时，我们可能需要加密或解密整个文件而不是单个String。Blowfish 加密算法允许加密和解密整个文件。让我们看一个创建包含一些示例内容的临时文件的示例：

String originalContent = "some secret text file";
Path tempFile = Files.createTempFile("temp", "txt");
writeFile(tempFile, originalContent);

接下来，我们需要将内容转换为字节数组：

byte[] fileBytes = Files.readAllBytes(tempFile);

现在，我们可以使用加密密码对整个文件进行加密：

Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
byte[] encryptedFileBytes = encryptCipher.doFinal(fileBytes);

最后，我们可以覆盖临时文件中的加密内容：

try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(tempFile.toFile())) {
    stream.write(encryptedFileBytes);
}

解密整个文件是一个类似的过程。唯一的区别是改变密码模式来进行解密：

encryptedFileBytes = Files.readAllBytes(tempFile);
Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("Blowfish");
decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
byte[] decryptedFileBytes = decryptCipher.doFinal(encryptedFileBytes);
try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(tempFile.toFile())) {
    stream.write(decryptedFileBytes);
}

最后，我们可以验证文件内容是否与原始值匹配：

String fileContent = readFile(tempFile);
Assertions.assertEquals(originalContent, fileContent);

缺点
Blowfish 是最早不受专利保护且免费供公众使用的安全加密算法之一。虽然 Blowfish 算法在加密速度方面比 DES 和 3DES 算法表现更好，但由于其固有的设计，它存在一些局限性。

Blowfish 算法使用 64 位块大小，而不是 AES 的 128 位块大小。因此，这使得它容易受到生日攻击，特别是在 HTTPS 上下文中。攻击者已经证明他们可以利用 64 位块大小密码来执行明文恢复（通过解密密文）。此外，由于其块大小较小，GnuPG 等开源项目建议不要使用 Blowfish 算法来加密大于 4 GB 的文件。

更改新的密钥会减慢该过程。例如，每个新密钥都需要预处理并需要大约 4 KB 的文本，与其他分组密码相比速度较慢。

Bruce Schneier 建议迁移到他的 Blowfish 后继者Twofish加密算法，该算法的块大小为 128 位。它还拥有免费许可证，可供公众使用。

2005 年，Blowfish II 发布，它是由 Bruce Schneier 以外的人开发的。Blowfish II 具有相同的设计，但 S 表数量是其两倍，并且使用 64 位整数而不是 32 位整数。此外，它还适用于 128 位块，如 AES 算法。

高级加密标准 (AES)是一种流行且广泛使用的对称密钥加密算法。AES 支持不同的密钥长度（例如 128、192 和 256 位）来加密和解密数据。然而，其块大小固定为 128 位。