本文详解如何在 java 中基于用户密码安全地加密和解密字符串，重点解决 ecb 模式缺陷、iv 缺失、字节与字符串编码混淆等常见错误，并提供可持久化存储的 base64 编码方案。
本文详解如何在 java 中基于用户密码安全地加密和解密字符串，重点解决 ecb 模式缺陷、iv 缺失、字节与字符串编码混淆等常见错误，并提供可持久化存储的 base64 编码方案。
在实际开发中，直接用密码加密敏感字符串（如 API 密钥、配置项）是常见需求，但若实现不当，极易引入严重安全隐患。原始代码存在多个关键问题：
- ❌ 使用 AES/ECB/PKCS5Padding：ECB 模式不使用初始化向量（IV），相同明文始终生成相同密文，完全不具备语义安全性，易受模式分析攻击；
- ❌ 加密后直接 new String(encryptedBytes)：二进制密文转为字符串会因字符编码（如 UTF-8）导致数据损坏，解密时字节长度不匹配，直接抛出 IllegalBlockSizeException；
- ❌ 盐值（salt）未保存且每次随机生成：generatePBEKeySpec 中调用 generateRandomString(16) 生成新 salt，但加密与解密使用的 salt 不一致，导致密钥派生结果不同；
- ❌ 未显式指定字符集：getBytes() 默认使用平台编码，跨环境运行结果不可靠。
✅ 正确方案必须满足以下安全原则：
- 使用 CBC 或 GCM 等带 IV 的强模式（本例采用 AES/CBC/PKCS5Padding）；
- 盐值（salt）与 IV 必须随密文一同持久化，并以确定性方式分离；
- 所有二进制数据（密文、salt、IV）统一通过 Base64 编码 转为安全字符串，避免编码污染；
- 显式指定 UTF-8 字符集，确保跨平台一致性；
- 采用更现代的密钥派生算法（如 PBKDF2WithHmacSHA256）提升抗暴力破解能力。
以下是经过生产验证的完整实现：
Snowy(SnowyAdmin)快速开发平台3.5.1
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package de.alexx1.birthdaynotf.helper;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.Key;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.spec.KeySpec;
import java.util.Arrays;
import java.util.Base64;
public class SecurityManager {
private static final String ALGORITHM = "AES/CBC/PKCS5Padding"; // ✅ 改用 CBC 模式
private static final String CHARSET = "UTF-8";
private static final int KEY_SIZE = 128;
private static final int ITERATIONS = 65536;
private static final int SALT_LENGTH = 16;
private static final SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
private static final Base64.Encoder base64Encoder = Base64.getEncoder();
private static final Base64.Decoder base64Decoder = Base64.getDecoder();
public static String encrypt(String plainText, String password) throws Exception {
byte[] salt = generateSalt(); // ? 生成唯一 salt
SecretKey secretKey = generateSecretKey(password, salt);
Key key = new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); // ✅ 自动产生 IV
byte[] iv = cipher.getIV();
byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes(CHARSET));
// ? 将 salt + iv + ciphertext 合并为单字节数组
byte[] encryptedData = new byte[salt.length + iv.length + encryptedBytes.length];
System.arraycopy(salt, 0, encryptedData, 0, salt.length);
System.arraycopy(iv, 0, encryptedData, salt.length, iv.length);
System.arraycopy(encryptedBytes, 0, encryptedData, salt.length + iv.length, encryptedBytes.length);
return base64Encoder.encodeToString(encryptedData); // ✅ 安全转为字符串
}
public static String decrypt(String encryptedBase64, String password) throws Exception {
byte[] encryptedData = base64Decoder.decode(encryptedBase64); // ✅ 先 Base64 解码
// ? 拆分 salt (16B), IV (16B), ciphertext (剩余)
byte[] salt = Arrays.copyOfRange(encryptedData, 0, SALT_LENGTH);
byte[] iv = Arrays.copyOfRange(encryptedData, SALT_LENGTH, SALT_LENGTH + 16);
byte[] cipherText = Arrays.copyOfRange(encryptedData, SALT_LENGTH + 16, encryptedData.length);
SecretKey secretKey = generateSecretKey(password, salt);
Key key = new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, new IvParameterSpec(iv)); // ✅ 显式传入 IV
byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(cipherText);
return new String(decryptedBytes, CHARSET); // ✅ 显式指定 UTF-8
}
private static SecretKey generateSecretKey(String password, byte[] salt) throws Exception {
SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA256"); // ✅ 更强哈希
KeySpec spec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt, ITERATIONS, KEY_SIZE);
return factory.generateSecret(spec);
}
private static byte[] generateSalt() {
byte[] salt = new byte[SALT_LENGTH];
secureRandom.nextBytes(salt);
return salt;
}
}✅ 使用示例（安全可靠）
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String original = "my-secret-token-2024";
String password = "My$tr0ngP@ss!";
String encrypted = SecurityManager.encrypt(original, password);
System.out.println("Encrypted (Base64): " + encrypted);
// 输出类似: "QnF...ZmE=" —— 可安全存入数据库或配置文件
String decrypted = SecurityManager.decrypt(encrypted, password);
System.out.println("Decrypted: " + decrypted); // → "my-secret-token-2024"
assert original.equals(decrypted) : "解密失败！";
}
}⚠️ 关键注意事项
- 永远不要使用 ECB 模式：它不提供任何扩散性，相同输入恒得相同输出，完全不适用于真实业务场景；
- IV 和 salt 必须随密文存储：二者均无需保密，但必须唯一且不可复用（本例中每次加密自动生成）；
- Base64 是必需环节：直接 new String(byte[]) 会破坏密文完整性，仅 Base64 / Hex 编码可用于持久化；
- 密码强度决定安全性上限：建议对用户输入密码增加复杂度校验（如含大小写字母+数字+符号，长度≥10）；
- 如需更高安全性：可升级为 AES/GCM/NoPadding（支持认证加密），并额外存储认证标签（Authentication Tag）。
该实现已规避原始代码所有核心缺陷，符合 OWASP 加密实践规范，适用于配置加密、本地凭证保护等中低敏感度场景。对于高敏感数据（如金融密钥），建议交由 HSM 或专用密钥管理服务（KMS）处理。
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