一 综述
Java语言是一个充分考虑了安全特性平台，在设计之初就有沙箱模式，针对互联网和嵌入式应用场景。
JDK中划分为几个大的安全功能点：
平台安全，如强类型，自动内存管理，字节码校验，安全类加载等。这部分是Java语言规范定义的。
加密技术，提供各种加密能力，如数字签名，消息摘要，加密算法，消息验证码，密钥生成等。属于JCA和JCE技术规范内容。
认证和访问控制，如登录认证和扩展机制，资源的权限赋予。属于JAAS技术，也是JavaEE安全的基础。
安全通信，提供了网络数据传输的安全API和实现，如TLS，SASL等。属于JSSE技术。
PKI公钥基础设施，提供了工具来管理密钥和证书，支持证书库，过期策略等。
Java的版本更新，安全特性是版本升级的主力，很多小的版本变化，都是加强安全补丁。
在Oracle的网站上，提供了详细的安全补丁说明，如https://www.oracle.com/technetwork/topics/security/alerts-086861.html。
另外每个版本发布时的release note，也会给出安全方面的详细说明。
从JDK 7到JDK 11，Java一直在不断的改进和完善安全功能。
JDK7，加入了TLS1.1和TLS1.2支持（其实在JDK6后续版本就提供TLS1.2支持，但不是可以公开下载版本）
JDK8中，AES算法运算可以利用CPU能力，提供AEAD密码套件，支持SHA-224消息摘要算法等
JDK9安全特性就更多了，提供了DTLS即数据传输加密，PKCS12成为证书库默认格式，ALPN协议协商扩展，GHash和RSA的CPU硬件支持，安全随机数基于DRBG实现，SHA-3消息摘要，这个版本中SHA-1被禁用了。
JDK10中，OpenJDK中的证书也内置了根证书
JDK11中，实现了最新的TLS1.3功能，加入ChaCha20-Poly1305流式加密算法等。
安全是现代互联网和企业应用非常重要的功能，所谓安全无小事。
二 加密算法
密码的算法按照不同方面可以分为很多种类，这里以加密方式和作用来分类阐述。
1. 消息摘要算法
消息摘要用于数据完整性校验。任何消息经过散列函数处理之后，都会计算得到唯一的散列值。如果被校验的数据中有哪怕一点儿变动，生成的散列值都会有非常大的不同。
散列值最常见的应用就是验证下载包的完整性了。我们经常在下载软件路径下，如某个Linux发行版的iso文件，可以看到有对应的散列字符串。通过用工具计算软件的散列值并比较，就可以验证下载的软件是否完整，有没有被篡改。
常见的摘要算法有MD，SHA等大的分类。
MD5是之前最常用的，但很早以前就不安全了，现在只用作一般文件的完整性验证。
SHA是目前使用的主力，比如在Maven仓库中，每个jar包都会对应一个sha1文件，用来记录jar包的散列值信息。SHA算法是MD之上改良而来的，摘要长度更长，安全性更高。被广泛使用的SHA-1算法在2005年就被山东大学的王小云教授提出了碰撞算法，但计算量巨大。到了2017年2月，Google公司利用其强有力的计算资源，构造出SHA-1碰撞实例。从此SHA-1被认为不再能信任的安全算法，JDK9中就被禁用了。
当前我们使用SHA-2（SHA-256,SHA-224等）甚至SHA3，来完成散列计算。使用较多的是SHA-256算法，对于任意长度的消息，都会产生一个256 bit长的哈希值。
2. 对称加密算法
对称加密的意思是加密解密都使用同一组密钥，是应用时间最长，范围最广，频率最高的加密算法。
按照加密方式分为流密码和分组密码，分组密码工作模式又可以分为ECB,CBC,CFB,OFB,CTR等，一般来说，密钥长度决定了加密算法的安全性。
对称加密算法之前的标准是DES算法，因为密钥偏短只有56位，安全性受到严重威胁，而且还是半公开的算法。后来衍生出DESede(3DES三重DES算法)，增加了安全性。后来国际范围内公开征集算法方案，经过一番竞争后，AES成为替代者。
目前采用最广泛的是AES(Rijndael)算法，支持128，192，256位的密钥长度，具有很高的安全性。
在Java7以前，JRE中有安全限制，如果需要使用位数长密钥算法，需要获得无限制策略文件，目前JDK中已经没有这个限制。
JDK8中加入AES利用CPU对于加解密能力的指令集功能，这样利用硬件能力，性能可以达到8倍。
JDK11加入ChaCha20-Poly1305流式加密算法，是ChaCha20流密码和Poly1305消息认证码（MAC）结合的一种应用在互联网安全协议中的认证加密算法，由Google公司针对ARM架构为Android移动操作系统中Chrome设计的，对于移动终端来说，有很高的效率，具有算法精简、安全性强、兼容性强等特点。
有一些网站做了优化，对于PC访问使用AES算法，而对于移动应用访问，就使用ChaCha20-Poly1305算法。
3. 非对称加密算法
对称加密算法中，加解密使用同一个密钥，这样就存在较大的非算法安全隐患，如果密钥被破解了，以及密钥的传递中被敌对方获得，那么信息内容就泄漏了。
而非对称加密算法采用公钥私钥两个密码，公钥是公开的，每个人都可以获得，而私钥需要自己妥善保存。
这两个密钥，一个用于加密，另一个用来解密。比如甲要给乙发送一段密文，甲就用乙的公钥进行加密，任何人截获这段密文也不知其含义，只有乙受到后，可以用手中的私钥进行解密。
非对称加密的算法，构成密钥基于数学算法，主要分成以下几种：
RSA算法是最典型的非对称加密算法，RSA分别是提出者，麻省理工学院的三位学者姓氏的打头字母。基于大数因子分解难题，即两个大的质数相乘得到一个乘积非常容易，而反过来，把一个大数分解成两个大的质数却非常困难。目前Java提供了各种密钥长度的RSA实现，默认为1024位。在JDK9中，也利用CPU指令集进行的算法运算加速。
ECC(Elliptic Curves Cryptography)椭圆曲线加密算法，以椭圆曲线理论为基础，得到相同强度的加密能力所需要的密钥更小。JDK7中加入了ECC算法支持。
密钥交换算法(Diffe-Hellman)用于安全的传递密钥，ECDH是基于椭圆曲线加密算法的密钥交换算法。从Java7开始，提供对ECDH算法的支持，默认密钥长度为256位。
4. 数字签名算法
我们在日常生活中经常要签名，表示对行为的认可，起到抗否认的作用。
数字签名就是利用软件实现的安全方式，目前法律已经认可，和手写签名具有相同的法律效力。
数字签名算法要求能够验证数据完整性，认证数据来源。数据的提供方可以对自己发送的数据进行签名处理，给出对应的签名作为凭证，数据接收方就可以想办法验证该签名是否有效。如果任何人或者机构都可以进行签名处理，那么签名就没有意义。签名是通过发送方的私钥进行加密，并且由权威机构进行认证并签发证书，接收方收到证书后，通过使用权威机构和发送方的公钥进行解密并查看，来验证证书的有效性。
对数据的签名，一般是对数据的原始信息做摘要散列处理，然后再签名，这样运算速度快多了。
数字签名算法分为RSA， DSA，ECDSA等，RSA之前有介绍，DSA和ECDSA都是源于离散对数问题，DSA是基于DSS的数字签名算法。DSA和ECC结合后就是ECDSA算法，目前是使用最广的签名算法。
5. 随机数算法
JDK中提供了随机数SecureRandom算法，随机数也是广泛应用于生活之中，比如银行转帐使用的短信验证码，如果这个码有章可循被破解，就无法起到随机验证的作用了。
JDK9提供了基于DRBG的随机数实现。随机数在生成过程中，种子非常重要，随机数种子发生器一般可以分成真随机数发生器(NRBG)和伪随机数发生器(DRBG)两类。
真随机数发生器一般基于物理或化学熵源，比如原子运行轨迹、环境噪音、电路噪声，空气中颗粒数等等。
伪随机数发生器一般只依赖软件算法实现，在确定输入（种子）的情况下，它的输出也就确定了。
在Java中软件实现了伪随机发生器，有纯Java实现的算法，以及在Linux上通过/dev/random实现的本地随机数种子发生器。
三 数字证书
数字证书(Digital Certificate)也称为电子证书，类似生活中的身份证件，用于标识网络中物件的身份。现实生活中，身份证件由公安机关颁发，网络中身份凭证由权威的数字证书认证机构(Certificate Authority, CA)签发，只有经过CA签发的证书才有可认证性。
数字证书采用了公钥基础设施PKI，使用了相应的加密算法确保网络应用的安全性：
非对称加密算法对数据进行加解密操作，确保数据机密性
数字签名算法对数据进行签名/验证操作，确保数据完整性和抗否认性
消息摘要算法对数字证书做摘要处理，确保数字证书完整性
JDK提供了keytool工具对证书进行操作和管理证书。原来keystore文件是Java原生的密钥/信任库文件。JDK9以后，使用PKCS12(p12)格式，即个人信息交换语法标准，作为缺省格式，方便和openssl采用的pem格式进行导入导出。
keystore文件(truststore)文件中可以存放密钥和信任库，比如应用服务器可以设置环境变量指定密钥存放文件和信任库文件，用于和其他网站或者服务器进行安全通信。
OpenJDK10以后，证书库rootcert也不再为空，而是加入了国际上主要的权威证书机构。
四 TLS安全协议
目前我们常用的网站都使用https协议，就是基于SSL/TLS的HTTP协议。
SSL是安全套接字层Secure Socket Layer，由现代浏览器鼻祖Netscape网景公司研发，位于TCP/IP的网络传输层，作为提供安全和数据完整性的一种安全协议。
TLS传输层安全Transport Layer Security，是SSL的继任者，TLS1.0和SSL3.0几乎兼容。目前SSL已经都不建议使用，TLS1.0和1.1也已经过时，目前主要使用的是TLS1.2协议。
TLS涉及到多种加密算法，包括消息摘要算法，对称和非对称加密算法，密钥交换算法，随机数产生，数字签名算法。可以说前面所述的算法几乎都运用了。
TLS在通信之前有一系列的握手协议：
协商算法，服务器和客户端都确认可以使用的加密算法，SSL信息和随机数信息。
验证证书，客户端验证服务器的证书是否可信，认证机构是否通过证书可信性认证。如果为双向认证，则服务器也需要验证客户端的证书。
产生密钥，构建会话密钥，采用密钥交换算法来生成和交换会话密钥，这个过程用到了随机数，非对称加密算法。
加密交互，进入正式会话阶段后，客户端和服务器都采用生成的会话密钥，也是对称加密密钥来进行信息加密传递。
使用浏览器访问网站时，总是能看到地址栏有一个绿色的小锁，点击后可以看到证书和加密算法信息，比如某一个网站的连接加密信息为：
TLS_ECDHE_WITH_AES_256_CBC_SHA256，TLS1.2
就表示使用TLS1.2协议，采用ECDHE密钥交换算法，使用SHA-256摘要散列，通信加密方式为256位的AES算法，CBC填充模式。
JDK11加入了今年才通过成为技术标准的TLS1.3协议，TLS 1.3设计的首要目标就是避免之前版本存在的缺陷，相关的改动如下：
禁止使用RSA密钥传输算法。
禁止一些安全性较弱的密码原语如MD5的使用。
不再支持重协商握手模式。
握手消息采取了加密操作。
实现了握手协议和记录协议的密钥分离。
实现了会话密钥与整个握手消息的绑定。
记录层只能使用AEAD（Authenticated Encryption with Additional Data）认证加密模式。
TLS1.3更快速，安全，更有效率。当然的普及使用还有一个过程，但HTTP2被广泛采纳会加快HTTPS的普及，也会提高新的TLS协议的使用率。
五 总结
Java语言对于安全的实现是全方位的，再辅以Bouncy Castle等三方库，能够完成绝大多数安全需要。当然目前比起操作系统C语言实现的库，功能上效率上还是逊色不少，但一直在不断完善，对于开发平台而言，JDK的安全性值得信赖。
