Java 使用 XOR 運算子實現字串加密與解密

前言

在 Java 程式設計中，利用位元運算進行簡易加密是一項基礎且實用的技巧。異或（XOR）運算因其「加密與解密使用相同操作」的特性，常被用於教學示範或輕量級資料混淆。本文將透過完整範例，展示如何應用 XOR 運算子對字串進行加密與解密。

核心原理

XOR 運算具有以下關鍵特性：對任意值 A 與金鑰 K，若 C = A ^ K，則 C ^ K = A。這意味著同一組金鑰既能加密也能解密。程式中將字串轉為字元陣列，逐一與指定整數（如 20000）進行 XOR 運算，即可得到加密後的字串；再次執行相同邏輯即可還原。

完整程式碼範例

import java.util.Scanner;

public class XorEncryption {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("請輸入欲加密/解密的英文字串：");
        String input = scanner.nextLine();

        char[] chars = input.toCharArray();
        final int KEY = 20000; // 自訂金鑰

        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            chars[i] = (char) (chars[i] ^ KEY);
        }

        String result = new String(chars);
        System.out.println("處理結果：" + result);
    }
}

執行範例

輸入：www.example.com
輸出（加密後）：駛駛駛與唏唏嗶嗶與乃唏唏
再次輸入上述亂碼並執行程式，即可還原為原始網址。

注意事項與限制

• 本範例僅適用於教學與簡易混淆，不具備資安強度，切勿用於保護敏感資料（如密碼、金鑰）。
• 金鑰 20000 超出基本多語言平面（BMP）範圍，實際運作時 Java 會取低 16 位，等同於 20000 & 0xFFFF = 34464；建議明確使用 char 範圍內的金鑰（0~65535）。
• 加密後可能產生不可列印或控制字元，導致終端機顯示異常或資料儲存問題。

總結

XOR 運算展示了位元運算在資料轉換上的高效特性。理解其原理有助於深入學習對稱式加密、校驗碼演算法等進階主題。實務開發中，請採用 AES、RSA 等經過驗證的加密標準。