Java中Blowfish加密演算法

Blowfish加密演算法最初設計為DES加密演算法的替代方案，是當今最流行的加密演算法之一。Blowfish 是一種對稱金鑰分組密碼，由Bruce Schneier於 1993 年設計。該演算法的塊大小為64位，金鑰長度為446位，優於DES和3DES演算法。

在本教程中，我們將學習如何使用 Blowfish 密碼以及 JDK 中提供的 Java 加密體系結構 (JCA) 來實現加密和解密。

生成金鑰
由於 Blowfish 是一種對稱金鑰分組密碼，因此它使用相同的金鑰進行加密和解密。因此，我們將在接下來的步驟中建立一個金鑰來加密文字。該金鑰應安全儲存，不應公開共享。讓我們定義金鑰：

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

接下來，我們可以繼續使用加密模式構建密碼：

<font>// Build the cipher using Blowfish algorithm<i>
Cipher cipher = Cipher.getInstance("Blowfish");

然後，我們將使用加密模式（ Cipher.ENCRYPT_MODE ）初始化密碼並使用我們的金鑰：

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

加密字串
讓我們看看如何使用例項化的 Blowfish 密碼和金鑰來加密字串：

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

正如我們所看到的，密碼以位元組陣列的形式為我們提供了一條加密訊息。但是，如果我們想將其儲存在資料庫中或透過REST API傳送加密訊息，那麼使用 Base64 字母表進行編碼會更合適、更安全：

<font>// encode with Base64 encoder<i>
String encryptedtext = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);

現在，我們得到了最終的加密文字，該文字可讀且易於處理。

解密字串
使用 Blowfish 加密演算法解密字串同樣簡單。讓我們看看它的實際效果。

首先，我們需要使用解密模式（ Cipher.DECRYPT_MODE）以及SecretKeySpec來初始化密碼：

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

接下來，我們可以使用這個密碼來解密訊息：

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

最後，我們可以透過將結果與原始值進行比較來驗證結果，以確保解密過程正確執行：

Assertions.assertEquals(secretMessage, decrypedText);

另外，我們可以注意到，我們在加密和解密過程中都使用了StandardCharsets.UTF_8字符集。這樣，我們就可以確保加密或解密始終將包含格式錯誤且不可對映的字元序列的輸入文字替換為 UTF-8 字符集的替換位元組陣列。

使用檔案
有時，我們可能需要加密或解密整個檔案而不是單個String。Blowfish 加密演算法允許加密和解密整個檔案。讓我們看一個建立包含一些示例內容的臨時檔案的示例：

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

接下來，我們需要將內容轉換為位元組陣列：

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

現在，我們可以使用加密密碼對整個檔案進行加密：

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

最後，我們可以覆蓋臨時檔案中的加密內容：

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

解密整個檔案是一個類似的過程。唯一的區別是改變密碼模式來進行解密：

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

最後，我們可以驗證檔案內容是否與原始值匹配：

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

缺點
Blowfish 是最早不受專利保護且免費供公眾使用的安全加密演算法之一。雖然 Blowfish 演算法在加密速度方面比 DES 和 3DES 演算法表現更好，但由於其固有的設計，它存在一些侷限性。

Blowfish 演算法使用 64 位塊大小，而不是 AES 的 128 位塊大小。因此，這使得它容易受到生日攻擊，特別是在 HTTPS 上下文中。攻擊者已經證明他們可以利用 64 位塊大小密碼來執行明文恢復（透過解密密文）。此外，由於其塊大小較小，GnuPG 等開源專案建議不要使用 Blowfish 演算法來加密大於 4 GB 的檔案。

更改新的金鑰會減慢該過程。例如，每個新金鑰都需要預處理並需要大約 4 KB 的文字，與其他分組密碼相比速度較慢。

Bruce Schneier 建議遷移到他的 Blowfish 後繼者Twofish加密演算法，該演算法的塊大小為 128 位。它還擁有免費許可證，可供公眾使用。

2005 年，Blowfish II 釋出，它是由 Bruce Schneier 以外的人開發的。Blowfish II 具有相同的設計，但 S 表數量是其兩倍，並且使用 64 位整數而不是 32 位整數。此外，它還適用於 128 位塊，如 AES 演算法。

高階加密標準 (AES)是一種流行且廣泛使用的對稱金鑰加密演算法。AES 支援不同的金鑰長度（例如 128、192 和 256 位）來加密和解密資料。然而，其塊大小固定為 128 位。

Java中Blowfish加密演算法

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