1、数字信封的概念
数字信封，英文是Digital Envelope，望文生义，就可以知道将需要传递的数据，通过加密的方式包裹起来。
数字信封的准确定义，在《PKCS #7: Cryptographic Message Syntax Standard》标准的第10章中给出，原话是：“加密的内容，以及对内容解密的密钥被加密后的结果，这两者组合起来后，被称为数字信封”。
数字信封的组成如下图所示：
从上图可以看出，数字信封和我们日常生活中使用的信封，还是不一样的：日常生活中的信封，仅仅指包裹信件的外壳，不包含信件（内容）；但数字信封其实是包含内容的。
2、数字信封的两种密钥
从概念介绍，我们可以看到数字信封其实有两种密钥：
密钥1：用于对内容进行加密和解密；
密钥2：用于对密钥1进行加密和解密。
由于需要处理的内容有可能很长，一般密钥1使用对称密钥，而且密钥1往往是临时(随机)生成；
密钥2则可以是对称密钥，也可以是非对称密钥：
如果是1对1发送信息，建议密钥2使用非对称密钥，发送者用公钥加密，接收者用私钥解密；
如果是1对多发送信息，建议密钥2使用对称密钥，发送者用对称密钥加密，接收者也用同样的密钥解密。
3、数字信封的通信原理
说到这里，即使不再介绍，大家也能猜出数字信封的通信原理了。
我还是画蛇添足，把数字信封的通信原理画出来（这里密钥1是对称密钥，密钥2则为最常用的非对称密钥）：
4、Java语言实现数字信封
这里，我们使用JDK提供的加解密功能，对称加密算法为AES，非对称加密算法为RSA。
4.1 使用IDEA工具创建project_de工程，然后在project_de工程下建立digital_envelope模块
模块建立后，在IDEA中的显示如下：
4.2 新建一个数字信封类
数字信封类只有两个数据成员，加密后的内容，以及加密后的对称密钥。数字信封类的源代码如下：
package com.flying.digital_envelope;
public class DigitalEnvelope {
byte[] encryptedKey;
byte[] encryptedContent;
}4.3 新建Sender类，表示发送方（甲方）
建立Sender对象时，需要传入消息内容，AES密钥，还有RSA的公钥。Sender对象将会生成一个数字信封。
Sender类的源代码如下：
package com.flying.digital_envelope;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
public class Sender {
private byte[] contentBytes;
private byte[] aesKeyBytes;
private RSAPublicKey rsaPublicKey;
public Sender(byte[] contentBytes, byte[] aesKeyBytes, RSAPublicKey rsaPublicKey){
this.contentBytes = contentBytes;
this.aesKeyBytes = aesKeyBytes;
this.rsaPublicKey = rsaPublicKey;
}
public DigitalEnvelope putMessageToEnvelope(){
DigitalEnvelope digitalEnvelope = new DigitalEnvelope();
try {
SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(aesKeyBytes, "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
byte[] encrytedContent = cipher.doFinal(contentBytes);
cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, rsaPublicKey);
byte[] encryptedKey = cipher.doFinal(aesKeyBytes);
digitalEnvelope.encryptedContent = encrytedContent;
digitalEnvelope.encryptedKey = encryptedKey;
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
return digitalEnvelope;
}
}4.4 新建Receiver类，表示接收方（乙方）
建立Receiver对象时，需要传入数字信封和RSA私钥。Receiver对象将会解开数字信封，得到消息的内容。
Receiver类的源码如下：
package com.flying.digital_envelope;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
public class Receiver {
private DigitalEnvelope digitalEnvelope;
RSAPrivateKey rsaPrivateKey;
public Receiver(DigitalEnvelope digitalEnvelope, RSAPrivateKey rsaPrivateKey){
this.digitalEnvelope = digitalEnvelope;
this.rsaPrivateKey = rsaPrivateKey;
}
public byte[] getMessageFromEnvelope(){
byte[] contentBytes = null;
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, rsaPrivateKey);
byte[] aesKeyBytes = cipher.doFinal(digitalEnvelope.encryptedKey);
cipher = Cipher.getInstance("AES");
SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(aesKeyBytes, "AES");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
contentBytes = cipher.doFinal(digitalEnvelope.encryptedContent);
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
return contentBytes;
}
}4.5 main方法
main方法在DigitalEnvelopeApplication类中提供，该类提供内容原文、AES密钥、RSA公钥和私钥，调用Sender和Receiver实现完整流程。
DigitalEnvelopeApplication类的源代码如下：
package com.flying.digital_envelope;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.util.Base64;
@SpringBootApplication
public class DigitalEnvelopeApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DigitalEnvelopeApplication.class, args);
try {
byte[] aesKeyBytes = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16};
System.out.println("AES key: " + Base64.getEncoder().encodeToString(aesKeyBytes));
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
byte[] contentBytes = "1234567890".getBytes();
System.out.println("Before encryption, content bytes: " + Base64.getEncoder().encodeToString(contentBytes));
Sender sender = new Sender(contentBytes, aesKeyBytes, rsaPublicKey);
DigitalEnvelope digitalEnvelope = sender.putMessageToEnvelope();
Receiver receiver = new Receiver(digitalEnvelope, rsaPrivateKey);
byte[] decryptedContentBytes = receiver.getMessageFromEnvelope();
System.out.println("After decryption, content bytes: " + Base64.getEncoder().encodeToString(decryptedContentBytes));
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
}4.6 程序运行结果
下面是程序的某次运行结果：
AES key: AQIDBAUGBwgJCgsMDQ4PEA==
Before encryption, content bytes: MTIzNDU2Nzg5MA==
After decryption, content bytes: MTIzNDU2Nzg5MA==根据结果，可以得知，数字信封的例子程序测试通过。
5、特别提示
上面的例子不建议商用
本讲提供的例子，主要用于讲解数字信封的概念，把这个例子看懂了，数字信封也基本上学会了。
但实际上，现在数字信封和数字证书捆绑得越来越紧，上面的例子用于学习没有问题，如果要实际商用，还得将数字证书的知识彻底掌握，然后在数字证书的环境中再次实现数字信封。