Java HMAC加密/解密详解

一、HMAC算法简介

HMAC（Hash-based Message Authentication Code）是一种基于哈希函数的消息认证码，用于验证消息的完整性和真实性。它结合了密钥和哈希算法，生成一个用于验证消息完整性和认证消息发送者的认证码。HMAC算法可以与多种哈希函数结合使用，如MD5、SHA-1、SHA-256等，形成不同的HMAC算法，例如HMAC-MD5、HMAC-SHA256等。

二、HMAC加密原理

HMAC加密过程主要包括以下几个步骤：

1. 密钥处理：将提供的密钥通过某种方式转换为适合哈希函数使用的格式。
2. 填充：将消息和密钥填充到固定长度，确保两者长度相同。
3. 异或运算：将填充后的密钥与消息进行异或操作。
4. 哈希运算：将异或后的结果使用哈希函数进行加密。
5. 附加密钥：将哈希结果与密钥再次进行哈希运算。
6. 输出结果：输出最终的哈希值作为HMAC。

三、Java实现HMAC加密

在Java中，可以使用javax.crypto.Mac类和SecretKeySpec类来实现HMAC加密。以下是一个使用Java实现HMAC-SHA256加密的示例代码：

import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.util.Base64;

public class HMACExample {
    public static String calculateHMAC(String data, String key) {
        try {
            String algorithm = "HmacSHA256";
            Mac mac = Mac.getInstance(algorithm);
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes("UTF-8"), algorithm);
            mac.init(secretKeySpec);
            byte[] hmacBytes = mac.doFinal(data.getBytes("UTF-8"));
            return Base64.getEncoder().encodeToString(hmacBytes);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String data = "Hello, this is a HMAC demo!";
        String key = "mySecretKey123";
        String hmacValue = calculateHMAC(data, key);
        System.out.println("原始数据: " + data);
        System.out.println("密钥: " + key);
        System.out.println("计算得到的 HMAC (Base64 编码): " + hmacValue);
    }
}

四、HMAC的单向性

HMAC算法是一种哈希算法，具有单向性，即从生成的HMAC值无法逆推出原始数据。因此，HMAC主要用于验证数据完整性和认证，而不用于数据加密后再解密。验证时只需要对比计算得到的HMAC值与传输过程中附带的HMAC值是否一致即可。

五、HMAC的应用场景

HMAC常用于以下场景：

• API请求签名：确保API请求的完整性和真实性。
• 数据完整性校验：验证数据在传输过程中未被篡改。
• 身份认证：验证消息发送方的身份。

通过本文的介绍和代码示例，希望你能全面了解如何使用Java实现HMAC加密，并在实际项目中应用这一技术。