Javaで学ぶネットワークセキュリティ：データ暗号化と認証の実装方法

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import java.util.Base64;

public class AesEncryptionExample {

    // 暗号化メソッド
    public static String encrypt(String data, SecretKey key, IvParameterSpec iv) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, iv);
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);
    }

    // 復号化メソッド
    public static String decrypt(String encryptedData, SecretKey key, IvParameterSpec iv) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, iv);
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decryptedData);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 暗号化キーの生成
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGenerator.init(256);  // 256ビットキーを使用
        SecretKey key = keyGenerator.generateKey();

        // 初期化ベクトル（IV）の生成
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(new byte[16]); // 簡易例のため0のIVを使用

        // 暗号化と復号化の実行
        String originalData = "これは秘密のメッセージです。";
        String encryptedData = encrypt(originalData, key, iv);
        String decryptedData = decrypt(encryptedData, key, iv);

        // 結果の表示
        System.out.println("元のデータ: " + originalData);
        System.out.println("暗号化データ: " + encryptedData);
        System.out.println("復号化データ: " + decryptedData);
    }
}

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import javax.crypto.Cipher;
import java.util.Base64;

public class RsaEncryptionExample {

    // 公開鍵を使用してデータを暗号化
    public static String encrypt(String data, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);
    }

    // 秘密鍵を使用してデータを復号化
    public static String decrypt(String encryptedData, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] decryptedData = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decryptedData);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // RSA鍵ペアの生成
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048);  // 2048ビットの鍵長を使用
        KeyPair keyPair = keyGen.generateKeyPair();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

        // 暗号化と復号化の実行
        String originalData = "非対称暗号を使ったメッセージです。";
        String encryptedData = encrypt(originalData, publicKey);
        String decryptedData = decrypt(encryptedData, privateKey);

        // 結果の表示
        System.out.println("元のデータ: " + originalData);
        System.out.println("暗号化データ: " + encryptedData);
        System.out.println("復号化データ: " + decryptedData);
    }
}

import java.security.*;
import java.util.Base64;

public class DigitalSignatureExample {

    // デジタル署名の生成
    public static String signData(String data, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(data.getBytes());
        byte[] signedData = signature.sign();
        return Base64.getEncoder().encodeToString(signedData);
    }

    // デジタル署名の検証
    public static boolean verifySignature(String data, String signedData, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        signature.initVerify(publicKey);
        signature.update(data.getBytes());
        byte[] signedBytes = Base64.getDecoder().decode(signedData);
        return signature.verify(signedBytes);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // RSA鍵ペアの生成
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048);
        KeyPair keyPair = keyGen.generateKeyPair();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

        // 元のデータ
        String originalData = "デジタル署名によるデータ検証の例です。";

        // 署名の生成
        String signedData = signData(originalData, privateKey);
        System.out.println("署名データ: " + signedData);

        // 署名の検証
        boolean isVerified = verifySignature(originalData, signedData, publicKey);
        System.out.println("署名が有効か: " + isVerified);
    }
}

import javax.net.ssl.HttpsURLConnection;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.URL;

public class HttpsExample {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("https://example.com");
            HttpsURLConnection connection = (HttpsURLConnection) url.openConnection();
            connection.setRequestMethod("GET");

            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()));
            String inputLine;
            StringBuilder content = new StringBuilder();
            while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
                content.append(inputLine);
            }

            // 接続を閉じる
            in.close();
            connection.disconnect();

            System.out.println("レスポンス: " + content.toString());

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class SimpleAuthExample {

    // ユーザー名とパスワードを保持する仮のデータベース
    private static Map<String, String> usersDb = new HashMap<>();

    // 初期化
    static {
        usersDb.put("user1", "password123");
        usersDb.put("user2", "password456");
    }

    // 認証メソッド
    public static boolean authenticate(String username, String password) {
        // データベースからユーザー名でパスワードを取得
        String storedPassword = usersDb.get(username);
        // 入力されたパスワードが一致するか確認
        return storedPassword != null && storedPassword.equals(password);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 認証を試みる
        String username = "user1";
        String password = "password123";

        if (authenticate(username, password)) {
            System.out.println("認証成功！");
        } else {
            System.out.println("認証失敗！");
        }
    }
}

import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import java.util.Date;

public class JwtAuthExample {

    // シークレットキー
    private static final String SECRET_KEY = "mySecretKey";

    // JWTの生成
    public static String generateToken(String username) {
        return Jwts.builder()
                .setSubject(username)
                .setIssuedAt(new Date())
                .setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() + 3600000)) // 1時間後に期限切れ
                .signWith(SignatureAlgorithm.HS256, SECRET_KEY)
                .compact();
    }

    public static void main(String[] args) {
        String username = "user1";
        // トークンの生成
        String token = generateToken(username);
        System.out.println("生成されたJWTトークン: " + token);
    }
}

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class ChatAuth {
    private static Map<String, String> usersDb = new HashMap<>();

    static {
        usersDb.put("user1", "password123");
        usersDb.put("user2", "password456");
    }

    public static boolean authenticate(String username, String password) {
        String storedPassword = usersDb.get(username);
        return storedPassword != null && storedPassword.equals(password);
    }

    public static String generateToken(String username) {
        // トークン生成のサンプル、実際にはより複雑な方法を用いるべき
        return username + "_authToken";
    }
}

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.util.Base64;

public class ChatEncryption {

    private SecretKey secretKey;

    public ChatEncryption() throws Exception {
        // AESキーの生成
        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES");
        keyGen.init(128);
        secretKey = keyGen.generateKey();
    }

    // メッセージを暗号化
    public String encryptMessage(String message) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] encryptedMessage = cipher.doFinal(message.getBytes());
        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedMessage);
    }

    // メッセージを復号化
    public String decryptMessage(String encryptedMessage) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
        byte[] decryptedMessage = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedMessage));
        return new String(decryptedMessage);
    }
}

import java.security.*;

public class ChatSignature {

    private PrivateKey privateKey;
    private PublicKey publicKey;

    public ChatSignature() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048);
        KeyPair keyPair = keyGen.generateKeyPair();
        privateKey = keyPair.getPrivate();
        publicKey = keyPair.getPublic();
    }

    // メッセージに署名
    public String signMessage(String message) throws Exception {
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(message.getBytes());
        byte[] signatureBytes = signature.sign();
        return Base64.getEncoder().encodeToString(signatureBytes);
    }

    // メッセージの署名を検証
    public boolean verifyMessage(String message, String signatureStr) throws Exception {
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        signature.initVerify(publicKey);
        signature.update(message.getBytes());
        byte[] signatureBytes = Base64.getDecoder().decode(signatureStr);
        return signature.verify(signatureBytes);
    }
}