cn.hutool.crypto.symmetric.fpe.FPE Maven / Gradle / Ivy
package cn.hutool.crypto.symmetric.fpe;
import cn.hutool.crypto.KeyUtil;
import cn.hutool.crypto.Padding;
import cn.hutool.crypto.symmetric.AES;
import org.bouncycastle.crypto.AlphabetMapper;
import org.bouncycastle.jcajce.spec.FPEParameterSpec;
import java.io.Serializable;
/**
* FPE(Format Preserving Encryption)实现，支持FF1和FF3-1模式。
* 相关介绍见：https://anquan.baidu.com/article/193
*
*
* FPE是一种格式保持与明文相同的加密方式，通常用于数据脱敏中，因为它需要保持明密文的格式相同，
* 例如社保号经过加密之后并不是固定长度的杂文，而是相同格式、打乱的号码，依然是社保号的格式。
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*
* FPE算法可以保证：
*
*
* - 数据长度不变。加密前长度是N，加密后长度仍然是N
* - 数据类型不变，加密前是数字类型，加密后仍然是数字类型
* - 加密过程可逆，加密后的数据可以通过密钥解密还原原始数据
*
*
* 此类基于BouncyCastle实现。
*
* @author looly
* @since 5.7.12
*/
public class FPE implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
// 映射字符表，规定了明文和密文的字符范围
private final AES aes;
private final AlphabetMapper mapper;
/**
* 构造，使用空的Tweak
*
* @param mode FPE模式枚举，可选FF1或FF3-1
* @param key 密钥，{@code null}表示随机密钥，长度必须是16bit、24bit或32bit
* @param mapper Alphabet字典映射，被加密的字符范围和这个映射必须一致，例如手机号、银行卡号等字段可以采用数字字母字典表
*/
public FPE(FPEMode mode, byte[] key, AlphabetMapper mapper) {
this(mode, key, mapper, null);
}
/**
* 构造
*
* @param mode FPE模式枚举，可选FF1或FF3-1
* @param key 密钥，{@code null}表示随机密钥，长度必须是16bit、24bit或32bit
* @param mapper Alphabet字典映射，被加密的字符范围和这个映射必须一致，例如手机号、银行卡号等字段可以采用数字字母字典表
* @param tweak Tweak是为了解决因局部加密而导致结果冲突问题，通常情况下将数据的不可变部分作为Tweak，{@code null}使用默认长度全是0的bytes
*/
public FPE(FPEMode mode, byte[] key, AlphabetMapper mapper, byte[] tweak) {
if (null == mode) {
mode = FPEMode.FF1;
}
if (null == tweak) {
switch (mode) {
case FF1:
tweak = new byte[0];
break;
case FF3_1:
// FF3-1要求必须为56 bits
tweak = new byte[7];
}
}
this.aes = new AES(mode.value, Padding.NoPadding.name(),
KeyUtil.generateKey(mode.value, key),
new FPEParameterSpec(mapper.getRadix(), tweak));
this.mapper = mapper;
}
/**
* 加密
*
* @param data 数据，数据必须在构造传入的{@link AlphabetMapper}中定义的范围
* @return 密文结果
*/
public String encrypt(String data) {
if (null == data) {
return null;
}
return new String(encrypt(data.toCharArray()));
}
/**
* 加密
*
* @param data 数据，数据必须在构造传入的{@link AlphabetMapper}中定义的范围
* @return 密文结果
*/
public char[] encrypt(char[] data) {
if (null == data) {
return null;
}
// 通过 mapper 将密文输出处理为原始格式
return mapper.convertToChars(aes.encrypt(mapper.convertToIndexes(data)));
}
/**
* 解密
*
* @param data 密文数据，数据必须在构造传入的{@link AlphabetMapper}中定义的范围
* @return 明文结果
*/
public String decrypt(String data) {
if (null == data) {
return null;
}
return new String(decrypt(data.toCharArray()));
}
/**
* 加密
*
* @param data 密文数据，数据必须在构造传入的{@link AlphabetMapper}中定义的范围
* @return 明文结果
*/
public char[] decrypt(char[] data) {
if (null == data) {
return null;
}
// 通过 mapper 将密文输出处理为原始格式
return mapper.convertToChars(aes.decrypt(mapper.convertToIndexes(data)));
}
/**
* FPE模式
* FPE包括两种模式：FF1和FF3（FF2弃用），核心均为Feistel网络结构。
*
* @author looly
*/
public enum FPEMode {
/**
* FF1模式
*/
FF1("FF1"),
/**
* FF3-1 模式
*/
FF3_1("FF3-1");
private final String value;
FPEMode(String name) {
this.value = name;
}
/**
* 获取模式名
*
* @return 模式名
*/
public String getValue() {
return value;
}
}
}