将字节数组转换为字符串并返回字节数组的问题

Question

这个主题有很多问题，相同的解决方案，但这对我不起作用。我有一个简单的加密测试。加密/解密本身有效（只要我用字节数组本身而不是字符串来处理这个测试）。问题是不想将其作为字节数组而是作为字符串处理，但是当我将字节数组编码为字符串并返回时，生成的字节数组与原始字节数组不同，因此解密不再起作用。我在对应的字符串方法中尝试了以下参数：UTF-8、UTF8、UTF-16、UTF8。它们都不起作用。生成的字节数组与原始数组不同。任何想法为什么会这样？

加密器：

public class NewEncrypter
{
    private String algorithm = "DESede";
    private Key key = null;
    private Cipher cipher = null;

    public NewEncrypter() throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException
    {
         key = KeyGenerator.getInstance(algorithm).generateKey();
         cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
    }

    public byte[] encrypt(String input) throws Exception
    {
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] inputBytes = input.getBytes("UTF-16");

        return cipher.doFinal(inputBytes);
    }

    public String decrypt(byte[] encryptionBytes) throws Exception
    {
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] recoveredBytes = cipher.doFinal(encryptionBytes);
        String recovered = new String(recoveredBytes, "UTF-16");

        return recovered;
    }
}

这是我尝试的测试：

public class NewEncrypterTest
{
    @Test
    public void canEncryptAndDecrypt() throws Exception
    {
        String toEncrypt = "FOOBAR";

        NewEncrypter encrypter = new NewEncrypter();

        byte[] encryptedByteArray = encrypter.encrypt(toEncrypt);
        System.out.println("encryptedByteArray:" + encryptedByteArray);

        String decoded = new String(encryptedByteArray, "UTF-16");
        System.out.println("decoded:" + decoded);

        byte[] encoded = decoded.getBytes("UTF-16");
        System.out.println("encoded:" + encoded);

        String decryptedText = encrypter.decrypt(encoded); //Exception here
        System.out.println("decryptedText:" + decryptedText);

        assertEquals(toEncrypt, decryptedText);
    }
}

Answer 1

将加密数据存储在字符串中并不是一个好主意，因为它们用于人类可读的文本，而不是用于任意二进制数据。对于二进制数据，最好使用byte[]。

但是，如果您必须这样做，您应该使用在字节和字符之间具有 1 对 1 映射的编码，也就是说，每个字节序列可以映射到唯一的字符序列，并返回。一种这样的编码是 ISO-8859-1，即：

    String decoded = new String(encryptedByteArray, "ISO-8859-1");
    System.out.println("decoded:" + decoded);

    byte[] encoded = decoded.getBytes("ISO-8859-1"); 
    System.out.println("encoded:" + java.util.Arrays.toString(encoded));

    String decryptedText = encrypter.decrypt(encoded);

其他常见的不会丢失数据的编码是 hexadecimal 和 base64，但遗憾的是您需要一个帮助程序库来处理它们。标准 API 没有为它们定义类。

使用 UTF-16 时，程序会因两个原因而失败：

1. String.getBytes("UTF-16") 将字节顺序标记字符添加到输出以标识字节的顺序。您应该使用 UTF-16LE 或 UTF-16BE 以防止这种情况发生。
2. 并非所有字节序列都可以映射到 UTF-16 中的字符。首先，以 UTF-16 编码的文本必须有偶数字节。其次，UTF-16 有一种机制可以对 U+FFFF 之外的 unicode 字符进行编码。这意味着例如有 4 个字节的序列仅映射到一个 unicode 字符。为此，4 个字节的前 2 个字节不编码 UTF-16 中的任何字符。

Answer 2

如果您的String 包含一些非典型字符，例如š, ž, ć, Ō, ō, Ū 等，则接受的解决方案将不起作用。

以下代码对我来说效果很好。

byte[] myBytes = Something.getMyBytes();
String encodedString = Base64.encodeToString(bytes, Base64.NO_WRAP);
byte[] decodedBytes = Base64.decode(encodedString, Base64.NO_WRAP);

Answer 3

现在，我也找到了另一个解决方案……

    public class NewEncrypterTest
    {
        @Test
        public void canEncryptAndDecrypt() throws Exception
        {
            String toEncrypt = "FOOBAR";

            NewEncrypter encrypter = new NewEncrypter();

            byte[] encryptedByteArray = encrypter.encrypt(toEncrypt);
            String encoded = String.valueOf(Hex.encodeHex(encryptedByteArray));

            byte[] byteArrayToDecrypt = Hex.decodeHex(encoded.toCharArray());
            String decryptedText = encrypter.decrypt(byteArrayToDecrypt); 

            System.out.println("decryptedText:" + decryptedText);

            assertEquals(toEncrypt, decryptedText);
        }
    }

Answer 4

您的问题是您无法从任意字节数组构建 UTF-16（或任何其他编码）字符串（请参阅UTF-16 on Wikipedia）。但是，您可以在不丢失任何损失的情况下对加密的字节数组进行序列化和反序列化，以便将其持久化并在以后使用它。下面是修改后的客户端代码，可以让您了解字节数组的实际情况：

public static void main(String[] args) throws Exception {
  String toEncrypt = "FOOBAR";

  NewEncrypter encrypter = new NewEncrypter();

  byte[] encryptedByteArray = encrypter.encrypt(toEncrypt);
  System.out.println("encryptedByteArray:" + Arrays.toString(encryptedByteArray));

  String decoded = new String(encryptedByteArray, "UTF-16");
  System.out.println("decoded:" + decoded);

  byte[] encoded = decoded.getBytes("UTF-16");
  System.out.println("encoded:" + Arrays.toString(encoded));

  String decryptedText = encrypter.decrypt(encryptedByteArray); // NOT the "encoded" value!
  System.out.println("decryptedText:" + decryptedText);
}

这是输出：

encryptedByteArray:[90, -40, -39, -56, -90, 51, 96, 95, -65, -54, -61, 51, 6, 15, -114, 88]
decoded:<some garbage>
encoded:[-2, -1, 90, -40, -1, -3, 96, 95, -65, -54, -61, 51, 6, 15, -114, 88]
decryptedText:FOOBAR

当从原始encryptedByteArray 恢复时，decryptedText 是正确的。请注意，encoded 的值与encryptedByteArray 的值不同，因为在byte[] -> String("UTF-16")->byte[] 转换过程中会丢失数据。