Проблемы преобразования массива байтов в строку и обратно в байтовый массив

В этой теме много вопросов, это же решение, но это не работает для меня. У меня простой тест с шифрованием. Само шифрование/дешифрование работает (до тех пор, пока я обрабатываю этот тест с помощью массива байтов, а не как строки). Проблема в том, что вы не хотите обрабатывать его как массив байтов, а как String, но когда я кодирую массив байтов в строку и обратно, полученный массив байтов отличается от исходного массива байтов, поэтому дешифрование больше не работает. Я пробовал следующие параметры в соответствующих строковых методах: UTF-8, UTF8, UTF-16, UTF8. Ни один из них не работает. Результирующая байтная матрица отличается от оригинала. Любые идеи, почему это так?

Encrypter:

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;
    }
}

Это тест, где я его пробую:

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);
    }
}

Ответы

Ответ 1

Не рекомендуется хранить зашифрованные данные в Строках, потому что они предназначены для текста, читаемого человеком, а не для произвольных двоичных данных. Для двоичных данных лучше всего использовать byte[].

Однако, если вы должны сделать это, вы должны использовать кодировку, которая имеет сопоставление 1-к-1 между байтами и символами, то есть, где каждая последовательность байтов может быть отображена в уникальную последовательность символов и обратно. Одна такая кодировка ISO-8859-1, то есть:

    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);

Другие распространенные кодировки, которые не теряют данные, шестнадцатеричные и base64, но, к сожалению, вам нужна вспомогательная библиотека. Стандартный API не определяет для них классы.

С UTF-16 программа потерпит неудачу по двум причинам:

  • String.getBytes( "UTF-16" ) добавляет символ байта-маркера к выходу для определения порядка байтов. Вы должны использовать UTF-16LE или UTF-16BE, чтобы этого не произошло.
  • Не все последовательности байтов могут быть сопоставлены с символами в UTF-16. Во-первых, текст, закодированный в UTF-16, должен иметь четное количество байтов. Во-вторых, UTF-16 имеет механизм кодирования символов Юникода за пределами U + FFFF. Это означает, что, например, существуют последовательности из 4 байтов, которые отображаются только для одного символа Юникода. Чтобы это было возможно, первые 2 байта из 4 не кодируют какой-либо символ в UTF-16.

Ответ 2

Принятое решение не будет работать, если ваш String имеет некоторые нестандартные символы, такие как š, ž, ć, Ō, ō, Ū и т.д.

Следующий код работал хорошо для меня.

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

Ответ 3

Теперь я нашел еще одно решение...

    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);
        }
    }

Ответ 4

Ваша проблема в том, что вы не можете построить строку UTF-16 (или любую другую кодировку) из произвольного байтового массива (см. UTF-16 в Википедии). Однако вам решать сериализовать и десериализовать зашифрованный байтовый массив без каких-либо потерь, чтобы, скажем, сохранить его и использовать позже. Здесь измененный код клиента, который должен дать вам представление о том, что на самом деле происходит с массивами байтов:

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);
}

Это вывод:

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

decryptedText верен, если он восстановлен из оригинала encryptedByteArray. Обратите внимание, что значение encoded не совпадает с encryptedByteArray из-за потери данных во время преобразования byte[] -> String("UTF-16")->byte[].