Java 數字加密傳輸實戰：逆序+偏移+首尾交換算法完整實現

業務場景與加密規則

某系統需對 8 位以內整數進行簡易加密傳輸，規則如下：

1. 逆序：123456 → 654321
2. 每位 +5 取模 10：6→1, 5→0, 4→9, 3→8, 2→7, 1→6 → 109876
3. 首尾交換：109876 → 609871

核心算法實現

public class NumberEncryptor {

    /**
     * 加密入口
     * @param number 明文數字（正整數，< 10^8）
     * @return 密文字符串（保留前導零特性）
     */
    public static String encrypt(int number) {
        if (number < 0) throw new IllegalArgumentException("僅支持非負整數");
        
        // 1. 逆序拆解到數組（個位在索引 0）
        int[] digits = new int[8];
        int len = 0;
        while (number > 0) {
            digits[len++] = number % 10;
            number /= 10;
        }
        // 處理 number=0 邊界
        if (len == 0) digits[len++] = 0;

        // 2. 每位 +5 模 10
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            digits[i] = (digits[i] + 5) % 10;
        }

        // 3. 首尾交換
        if (len > 1) {
            int tmp = digits[0];
            digits[0] = digits[len - 1];
            digits[len - 1] = tmp;
        }

        // 4. 拼接結果（高位在前）
        StringBuilder sb = new StringBuilder(len);
        for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {
            sb.append(digits[i]);
        }
        return sb.toString();
    }

    // 測試主方法
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(encrypt(123456)); // 輸出: 609871
        System.out.println(encrypt(0));      // 輸出: 5
        System.out.println(encrypt(9));      // 輸出: 4
        System.out.println(encrypt(10000000)); // 8位數測試
    }
}

關鍵細節解析

解密算法（逆向還原）

public static int decrypt(String cipher) {
    // 1. 字符串轉數組（高位在前）
    int len = cipher.length();
    int[] digits = new int[len];
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        digits[i] = cipher.charAt(i) - '0';
    }

    // 2. 首尾交換（加密是首尾換，解密再換一次即還原）
    if (len > 1) {
        int tmp = digits[0];
        digits[0] = digits[len - 1];
        digits[len - 1] = tmp;
    }

    // 3. 每位 -5 模 10（等價於 +5 模 10，因為 10-5=5）
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        digits[i] = (digits[i] + 5) % 10; // 同加密操作，因為模10下 +5 是自逆運算
    }

    // 4. 逆序組裝數字（數組索引0是個位）
    int result = 0;
    for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {
        result = result * 10 + digits[i];
    }
    return result;
}

數學原理：模 10 下，+5 是自逆運算，即 (x+5+5)%10 == x，所以加解密邏輯完全一致，極其優雅。

安全性評估與適用邊界

• 僅為簡易混淆：屬於對稱替換密碼，無密鑰，極易被逆向破解。
• 適用場景：非敏感業務字段（如訂單號顯示混淆、內部傳輸簡易校驗）。
• 禁用場景：密碼、Token、金額、身份證等敏感數據 —— 必須使用 AES/RSA 等工業級加密。

總結

本文實現了「逆序 → 位偏移 → 首尾交換」的完整加解密閉環，代碼簡潔、邊界處理完善、加解密邏輯自逆。理解其數學本質（模 10 群上的自逆映射）有助於舉一反三設計類似輕量混淆方案。