单向加密算法

本篇内容简要介绍 BASE64、 MD5、 SHA、 HMAC几种加密算法。
BASE64编码算法不算是真正的加密算法。
MD5、 SHA、 HMAC这三种加密算法，可谓是非可逆加密，就是不可解密的加密方法，我们称之为单向加密算法。我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。

BASE64
按照RFC2045的定义，Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.）
常见于邮件、http加密，截取http信息，你就会发现登录操作的用户名、密码字段通过BASE64加密的。



通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. *BASE64解密
3. *
4. *@paramkey
5. *@return
6. *@throwsException
7. */
8. publicstaticbyte[]decryptBASE64(Stringkey)throwsException{
9. return(newBASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
10. }
12. /**
13. *BASE64加密
14. *
15. *@paramkey
16. *@return
17. *@throwsException
18. */
19. publicstaticStringencryptBASE64(byte[]key)throwsException{
20. return(newBASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
21. }

/** * BASE64解密 * * @param key * @return * @throws Exception */ public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception { return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key); } /** * BASE64加密 * * @param key * @return * @throws Exception */ public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception { return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); }
主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder两个类，我们只需要知道使用对应的方法即可。另，BASE加密后产生的字节位数是8的倍数，如果不够位数以 =符号填充。

MD5
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）缩写，广泛用于加密和解密技术，常用于文件校验。校验？不管文件多大，经过MD5后都能生成唯一的MD5值。好比现在的ISO校验，都是MD5校验。怎么用？当然是把ISO经过MD5后产生MD5的值。一般下载linux-ISO的朋友都见过下载链接旁边放着MD5的串。就是用来验证文件是否一致的。



通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. *MD5加密
3. *
4. *@paramdata
5. *@return
6. *@throwsException
7. */
8. publicstaticbyte[]encryptMD5(byte[]data)throwsException{
10. MessageDigestmd5=MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
11. md5.update(data);
13. returnmd5.digest();
15. }

/** * MD5加密 * * @param data * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception { MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5); md5.update(data); return md5.digest(); }

通常我们不直接使用上述MD5加密。通常将MD5产生的字节数组交给BASE64再加密一把，得到相应的字符串。

SHA
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），数字签名等密码学应用中重要的工具，被广泛地应用于电子商务等信息安全领域。虽然，SHA与MD5通过碰撞法都被破解了， 但是SHA仍然是公认的安全加密算法，较之MD5更为安全。



通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. *SHA加密
3. *
4. *@paramdata
5. *@return
6. *@throwsException
7. */
8. publicstaticbyte[]encryptSHA(byte[]data)throwsException{
10. MessageDigestsha=MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
11. sha.update(data);
13. returnsha.digest();
15. }
16. }

/** * SHA加密 * * @param data * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception { MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA); sha.update(data); return sha.digest(); } }

HMAC
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码，基于密钥的Hash算法的认证协议。消息鉴别码实现鉴别的原理是，用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。



通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. *初始化HMAC密钥
3. *
4. *@return
5. *@throwsException
6. */
7. publicstaticStringinitMacKey()throwsException{
8. KeyGeneratorkeyGenerator=KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);
10. SecretKeysecretKey=keyGenerator.generateKey();
11. returnencryptBASE64(secretKey.getEncoded());
12. }
14. /**
15. *HMAC加密
16. *
17. *@paramdata
18. *@paramkey
19. *@return
20. *@throwsException
21. */
22. publicstaticbyte[]encryptHMAC(byte[]data,Stringkey)throwsException{
24. SecretKeysecretKey=newSecretKeySpec(decryptBASE64(key),KEY_MAC);
25. Macmac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
26. mac.init(secretKey);
28. returnmac.doFinal(data);
30. }

/** * 初始化HMAC密钥 * * @return * @throws Exception */ public static String initMacKey() throws Exception { KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC); SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); return encryptBASE64(secretKey.getEncoded()); } /** * HMAC加密 * * @param data * @param key * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception { SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC); Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); mac.init(secretKey); return mac.doFinal(data); }

给出一个完整类，如下：

Java代码

1. importjava.security.MessageDigest;
3. importjavax.crypto.KeyGenerator;
4. importjavax.crypto.Mac;
5. importjavax.crypto.SecretKey;
7. importsun.misc.BASE64Decoder;
8. importsun.misc.BASE64Encoder;
10. /**
11. *基础加密组件
12. *
13. *@author梁栋
14. *@version1.0
15. *@since1.0
16. */
17. publicabstractclassCoder{
18. publicstaticfinalStringKEY_SHA="SHA";
19. publicstaticfinalStringKEY_MD5="MD5";
21. /**
22. *MAC算法可选以下多种算法
23. *
24. *<pre>
25. *HmacMD5
26. *HmacSHA1
27. *HmacSHA256
28. *HmacSHA384
29. *HmacSHA512
30. *</pre>
31. */
32. publicstaticfinalStringKEY_MAC="HmacMD5";
34. /**
35. *BASE64解密
36. *
37. *@paramkey
38. *@return
39. *@throwsException
40. */
41. publicstaticbyte[]decryptBASE64(Stringkey)throwsException{
42. return(newBASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
43. }
45. /**
46. *BASE64加密
47. *
48. *@paramkey
49. *@return
50. *@throwsException
51. */
52. publicstaticStringencryptBASE64(byte[]key)throwsException{
53. return(newBASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
54. }
56. /**
57. *MD5加密
58. *
59. *@paramdata
60. *@return
61. *@throwsException
62. */
63. publicstaticbyte[]encryptMD5(byte[]data)throwsException{
65. MessageDigestmd5=MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
66. md5.update(data);
68. returnmd5.digest();
70. }
72. /**
73. *SHA加密
74. *
75. *@paramdata
76. *@return
77. *@throwsException
78. */
79. publicstaticbyte[]encryptSHA(byte[]data)throwsException{
81. MessageDigestsha=MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
82. sha.update(data);
84. returnsha.digest();
86. }
88. /**
89. *初始化HMAC密钥
90. *
91. *@return
92. *@throwsException
93. */
94. publicstaticStringinitMacKey()throwsException{
95. KeyGeneratorkeyGenerator=KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);
97. SecretKeysecretKey=keyGenerator.generateKey();
98. returnencryptBASE64(secretKey.getEncoded());
99. }
101. /**
102. *HMAC加密
103. *
104. *@paramdata
105. *@paramkey
106. *@return
107. *@throwsException
108. */
109. publicstaticbyte[]encryptHMAC(byte[]data,Stringkey)throwsException{
111. SecretKeysecretKey=newSecretKeySpec(decryptBASE64(key),KEY_MAC);
112. Macmac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
113. mac.init(secretKey);
115. returnmac.doFinal(data);
117. }
118. }

import java.security.MessageDigest; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.SecretKey; import sun.misc.BASE64Decoder; import sun.misc.BASE64Encoder; /** * 基础加密组件 * * @author 梁栋 * @version 1.0 * @since 1.0 */ public abstract class Coder { public static final String KEY_SHA = "SHA"; public static final String KEY_MD5 = "MD5"; /** * MAC算法可选以下多种算法 * * <pre> * HmacMD5 * HmacSHA1 * HmacSHA256 * HmacSHA384 * HmacSHA512 * </pre> */ public static final String KEY_MAC = "HmacMD5"; /** * BASE64解密 * * @param key * @return * @throws Exception */ public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception { return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key); } /** * BASE64加密 * * @param key * @return * @throws Exception */ public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception { return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); } /** * MD5加密 * * @param data * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception { MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5); md5.update(data); return md5.digest(); } /** * SHA加密 * * @param data * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception { MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA); sha.update(data); return sha.digest(); } /** * 初始化HMAC密钥 * * @return * @throws Exception */ public static String initMacKey() throws Exception { KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC); SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); return encryptBASE64(secretKey.getEncoded()); } /** * HMAC加密 * * @param data * @param key * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception { SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC); Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); mac.init(secretKey); return mac.doFinal(data); } }

再给出一个测试类：

Java代码

1. importstaticorg.junit.Assert.*;
3. importorg.junit.Test;
5. /**
6. *
7. *@author梁栋
8. *@version1.0
9. *@since1.0
10. */
11. publicclassCoderTest{
13. @Test
14. publicvoidtest()throwsException{
15. StringinputStr="简单加密";
16. System.err.println("原文:\n"+inputStr);
18. byte[]inputData=inputStr.getBytes();
19. Stringcode=Coder.encryptBASE64(inputData);
21. System.err.println("BASE64加密后:\n"+code);
23. byte[]output=Coder.decryptBASE64(code);
25. StringoutputStr=newString(output);
27. System.err.println("BASE64解密后:\n"+outputStr);
29. //验证BASE64加密解密一致性
30. assertEquals(inputStr,outputStr);
32. //验证MD5对于同一内容加密是否一致
33. assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData),Coder
34. .encryptMD5(inputData));
36. //验证SHA对于同一内容加密是否一致
37. assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData),Coder
38. .encryptSHA(inputData));
40. Stringkey=Coder.initMacKey();
41. System.err.println("Mac密钥:\n"+key);
43. //验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致
44. assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData,key),Coder.encryptHMAC(
45. inputData,key));
47. BigIntegermd5=newBigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));
48. System.err.println("MD5:\n"+md5.toString(16));
50. BigIntegersha=newBigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));
51. System.err.println("SHA:\n"+sha.toString(32));
53. BigIntegermac=newBigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData,inputStr));
54. System.err.println("HMAC:\n"+mac.toString(16));
55. }
56. }

import static org.junit.Assert.*; import org.junit.Test; /** * * @author 梁栋 * @version 1.0 * @since 1.0 */ public class CoderTest { @Test public void test() throws Exception { String inputStr = "简单加密"; System.err.println("原文:\n" + inputStr); byte[] inputData = inputStr.getBytes(); String code = Coder.encryptBASE64(inputData); System.err.println("BASE64加密后:\n" + code); byte[] output = Coder.decryptBASE64(code); String outputStr = new String(output); System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr); // 验证BASE64加密解密一致性 assertEquals(inputStr, outputStr); // 验证MD5对于同一内容加密是否一致 assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder .encryptMD5(inputData)); // 验证SHA对于同一内容加密是否一致 assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder .encryptSHA(inputData)); String key = Coder.initMacKey(); System.err.println("Mac密钥:\n" + key); // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致 assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC( inputData, key)); BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData)); System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16)); BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData)); System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32)); BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr)); System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16)); } }

控制台输出：

Console代码

1. 原文:
2. 简单加密
3. BASE64加密后:
4. 566A5Y2V5Yqg5a+G
6. BASE64解密后:
7. 简单加密
8. Mac密钥:
9. uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke
10. pBIpkd7QHg==
12. MD5:
13. -550b4d90349ad4629462113e7934de56
14. SHA:
15. 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn
16. HMAC:
17. 2287d192387e95694bdbba2fa941009a

原文: 简单加密 BASE64加密后: 566A5Y2V5Yqg5a+G BASE64解密后: 简单加密 Mac密钥: uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke pBIpkd7QHg== MD5: -550b4d90349ad4629462113e7934de56 SHA: 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn HMAC: 2287d192387e95694bdbba2fa941009a

BASE64的加密解密是双向的，可以求反解。
MD5、SHA以及HMAC是单向加密，任何数据加密后只会产生唯一的一个加密串，通常用来校验数据在传输过程中是否被修改。其中HMAC算法有一个密钥，增强了数据传输过程中的安全性，强化了算法外的不可控因素。
单向加密的用途主要是为了校验数据在传输过程中是否被修改。