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基于UTF-8编码的等长加解扰算法(java)

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使用“三区映射”方法针对中英文数字混杂的字符串进行等长的加解扰,适用于安全性较低的情景,方便查询出库再加扰入库,字段长度不变。(gbk编码的环境同样可以使用三区映射方法进行加解扰设计)



/**
 * 等长加扰解扰
 * @author Jerry
 */
public final class UTFBasedEqualLengthCipher
{
    private static final char[] EN_RED =
    {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
     'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u'};
    private static final char[] EN_YELLOW =
    {'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '@', '5', '6', '7',
     '8', '9', 'Z', 'Y', 'X', 'W', 'V'};
    private static final char[] EN_BLUE =
    {'U', 'T', 'S', 'R', 'Q', 'P', 'O', 'N', 'M', 'L', 'K', 'J', 'I', 'H',
     'G', 'F', 'E', 'D', 'C', 'B', 'A'};
    private static final int RED_BEGINNING = 0x4E00;
    private static final int RED_ENDING = 0x6936;
    private static final int YELLOW_BEGINNING = 0x6937;
    private static final int YELLOW_ENDING = 0x846D;
    private static final int BLUE_BEGINNING = 0x846f;
    private static final int BLUE_ENDING = 0x9fa5;
    private static final int CN_ZONE_SPACE = 0x1B37;
    private static final int EN_ZONE_SPACE = 0x15;
    private static final int EN_UPPER_BEGINNING = 0x40;
    private static final int EN_UPPER_ENDING = 0x5A;
    private static final int EN_LOWER_BEGINNING = 0x61;
    private static final int EN_LOWER_ENDING = 0x7A;
    private static final int EN_DIGIT_BEGINNING = 0x30;
    private static final int EN_DIGIT_ENDING = 0x39;
    //private static final int SYSTEM_HEX = 16;

    private UTFBasedEqualLengthCipher()
    {
    }
    
    /**
     * encrypt data
     * @param data data
     * @param key key
     * @return encrypted data
     */
    public static String encrypt(String data, String key)
    {
        if (data == null)
        {
            return null;
        }
        int length = data.length();
        int iKey = keyAscii(key);
        int enOffset = (iKey + length) % EN_ZONE_SPACE;//0x15 = 21
        int cnOffset = (iKey + length) % CN_ZONE_SPACE;//(0x9FA5 - 0x4E00)/3 = 0x1B37
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        char[] chars = data.toCharArray();
        for (char c : chars)
        {
            if ((c >= EN_UPPER_BEGINNING && c <= EN_UPPER_ENDING) //@A ~ Z 
                    || (c >= EN_LOWER_BEGINNING && c <= EN_LOWER_ENDING) //a ~ z 
                    || (c >= EN_DIGIT_BEGINNING && c <= EN_DIGIT_ENDING))//0 ~ 9 
            {
                char newChar = encryptEN(c, enOffset);
                sb.append(newChar);
            }
            else if (c >= RED_BEGINNING && c <= BLUE_ENDING)
            {
                char newChar = encryptCN(c, cnOffset);
                sb.append(newChar);
            }
            else
            {
                sb.append(c);
            }
        }
        return sb.toString();
    }

    /**
     * decrypt data
     * @param data data
     * @param key key
     * @return decrypted data
     */
    public static String decrypt(String data, String key)
    {
        if (data == null)
        {
            return null;
        }
        int length = data.length();
        int iKey = keyAscii(key);
        int enOffset = (iKey + length) % EN_ZONE_SPACE;//0x15 = 21
        int cnOffset = (iKey + length) % CN_ZONE_SPACE;// (0x9FA5 - 0x4E00)/3 = 0x1B37
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        char[] chars = data.toCharArray();
        for (char c : chars)
        {
            if ((c >= EN_UPPER_BEGINNING && c <= EN_UPPER_ENDING) //@A ~ Z 
                    || (c >= EN_LOWER_BEGINNING && c <= EN_LOWER_ENDING) //a ~ z 
                    || (c >= EN_DIGIT_BEGINNING && c <= EN_DIGIT_ENDING))//0 ~ 9 
            {
                char newChar = decryptEN(c, enOffset);
                sb.append(newChar);
            }
            else if (c >= RED_BEGINNING && c <= BLUE_ENDING)
            {
                char newChar = decryptCN(c, cnOffset);
                sb.append(newChar);
            }
            else
            {
                sb.append(c);
            }
        }
        return sb.toString();
    }

    /**
     * encrypt cn
     * red[0x4E00 ~ 0x6936]
     * yellow[0x6937 ~ 0x846D]
     * blue[0x846F ~ 0x9fa5]
     * red --> yellow,blue
     * yellow --> blue,red
     * blue -- > red,yellow
     * @param c character
     * @param offset offset
     * @return new character
     */
    private static char encryptCN(char c, int offset)
    {
        if (isInRedCN(c))
        {
            int position = c - RED_BEGINNING;//position in red zone
            char newChar = (char) (YELLOW_BEGINNING + position + offset);
            if (isInYellowCN(newChar))
            {
                return newChar;//mapping in yellow zone
            }
            else
            {
                return (char) (BLUE_BEGINNING + (newChar - YELLOW_ENDING));//mapping in blue zone
            }
        }
        else if (isInYellowCN(c))
        {
            int position = c - YELLOW_BEGINNING;//position in yellow zone
            char newChar = (char) (BLUE_BEGINNING + position + offset);
            if (isInBlueCN(newChar))
            {
                return newChar;//mapping in blue zone
            }
            else
            {
                return (char) (RED_BEGINNING + (newChar - BLUE_ENDING));//mapping in red zone
            }
        }
        else if (isInBlueCN(c))
        {
            int position = c - BLUE_BEGINNING;//position in blue zone
            char newChar = (char) (RED_BEGINNING + position + offset);
            if (isInRedCN(newChar))
            {
                return newChar;//mapping in red zone
            }
            else
            {
                return (char) (YELLOW_BEGINNING + (newChar - RED_ENDING));//mapping in yellow zone
            }
        }
        return c;
    }

    /**
     * red --> yellow,blue
     * yellow --> blue,red
     * blue -- > red,yellow
     * @param c character
     * @param offset offset
     * @return new character
     */
    private static char encryptEN(char c, int offset)
    {
        int index = 0;
        if ((index = getIndex(c, EN_RED)) != -1)
        {
            int newIndex = index + offset;
            if (newIndex >= EN_ZONE_SPACE)
            {
                return EN_BLUE[newIndex - EN_ZONE_SPACE];
            }
            else
            {
                return EN_YELLOW[newIndex];
            }
        }
        else if ((index = getIndex(c, EN_YELLOW)) != -1)
        {
            int newIndex = index + offset;
            if (newIndex >= EN_ZONE_SPACE)
            {
                return EN_RED[newIndex - EN_ZONE_SPACE];
            }
            else
            {
                return EN_BLUE[newIndex];
            }
        }
        else if ((index = getIndex(c, EN_BLUE)) != -1)
        {
            int newIndex = index + offset;
            if (newIndex >= EN_ZONE_SPACE)
            {
                return EN_YELLOW[newIndex - EN_ZONE_SPACE];
            }
            else
            {
                return EN_RED[newIndex];
            }
        }
        return c;
    }

    private static char decryptCN(char c, int offset)
    {
        char newChar = (char) (c - offset);
        if (isInRedCN(c))
        {
            if (isInRedCN(newChar))
            {
                return (char) (newChar - RED_BEGINNING + BLUE_BEGINNING);//search in blue zone
            }
            else
            {
                return (char) (newChar - RED_BEGINNING + YELLOW_ENDING);//search in yellow zone
            }
        }
        else if (isInYellowCN(c))
        {
            if (isInYellowCN(newChar))
            {
                return (char) (newChar - YELLOW_BEGINNING + RED_BEGINNING);//search in red zone
            }
            else
            {
                return (char) (newChar - YELLOW_BEGINNING + BLUE_ENDING);//search in blue zone
            }
        }
        else if (isInBlueCN(c))
        {
            if (isInBlueCN(newChar))
            {
                return (char) (newChar - BLUE_BEGINNING + YELLOW_BEGINNING);//search in yellow zone
            }
            else
            {
                return (char) (newChar - BLUE_BEGINNING + RED_ENDING);//search in red zone
            }
        }
        return c;
    }

    private static char decryptEN(char c, int offset)
    {
        int index = 0;
        if ((index = getIndex(c, EN_RED)) != -1)
        {
            int newIndex = index - offset;
            if (newIndex >= 0)
            {
                return EN_BLUE[newIndex];
            }
            else
            {
                return EN_YELLOW[EN_ZONE_SPACE + newIndex];
            }
        }
        else if ((index = getIndex(c, EN_YELLOW)) != -1)
        {
            int newIndex = index - offset;
            if (newIndex >= 0)
            {
                return EN_RED[newIndex];
            }
            else
            {
                return EN_BLUE[EN_ZONE_SPACE + newIndex];
            }
        }
        else if ((index = getIndex(c, EN_BLUE)) != -1)
        {
            int newIndex = index - offset;
            if (newIndex >= 0)
            {
                return EN_YELLOW[newIndex];
            }
            else
            {
                return EN_RED[EN_ZONE_SPACE + newIndex];
            }
        }
        return c;
    }

    private static boolean isInRedCN(char c)
    {
        if (c >= RED_BEGINNING && c <= RED_ENDING)//[0x4E00 ~ 0x6937]
        {
            return true;
        }
        return false;
    }

    private static boolean isInYellowCN(char c)
    {
        if (c >= YELLOW_BEGINNING && c <= YELLOW_ENDING)//[0x6938 ~ 0x846e]
        {
            return true;
        }
        return false;
    }

    private static boolean isInBlueCN(char c)
    {
        if (c >= BLUE_BEGINNING && c <= BLUE_ENDING)//[0x846f ~ 0x9fa5]
        {
            return true;
        }
        return false;
    }

    private static int getIndex(char c, char[] area)
    {
        for (int i = 0; i < area.length; i++)
        {
            if (area[i] == c)
            {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
    
    private static int keyAscii(String key)
    {
        int ascii = 0;
        if (key == null)
        {
            return 0;
        }
        char[] chars = key.toCharArray();
        for (char c : chars)
        {
            ascii += c;
        }
        return ascii;
    }
}
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