java加密算法简要介绍

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. * @param key
5. * @return
6. * @throws Exception
7. */ 
8. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception { 
9.     return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key); 
10. } 
11.  
12. /**
13. * BASE64加密
14. *
15. * @param key
16. * @return
17. * @throws Exception
18. */ 
19. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception { 
20.     return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); 
21. } 

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. * @param data
5. * @return
6. * @throws Exception
7. */ 
8. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception { 
9.  
10.     MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5); 
11.     md5.update(data); 
12.  
13.     return md5.digest(); 
14.  
15. } 

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.      * @param data
5.      * @return
6.      * @throws Exception
7.      */ 
8.     public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception { 
9.  
10.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA); 
11.         sha.update(data); 
12.  
13.         return sha.digest(); 
14.  
15.     } 
16. } 

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. * @throws Exception
6. */ 
7. public static String initMacKey() throws Exception { 
8.     KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC); 
9.  
10.     SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
11.     return encryptBASE64(secretKey.getEncoded()); 
12. } 
13.  
14. /**
15. * HMAC加密
16. *
17. * @param data
18. * @param key
19. * @return
20. * @throws Exception
21. */ 
22. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception { 
23.  
24.     SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC); 
25.     Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); 
26.     mac.init(secretKey); 
27.  
28.     return mac.doFinal(data); 
29.  
30. } 

给出一个完整类，如下：

Java代码

1. import java.security.MessageDigest; 
2.  
3. import javax.crypto.KeyGenerator; 
4. import javax.crypto.Mac; 
5. import javax.crypto.SecretKey; 
6.  
7. import sun.misc.BASE64Decoder; 
8. import sun.misc.BASE64Encoder; 
9.  
10. /**
11. * 基础加密组件
12. *
13. * @author 梁栋
14. * @version 1.0
15. * @since 1.0
16. */ 
17. public abstract class Coder { 
18.     public static final String KEY_SHA = "SHA"; 
19.     public static final String KEY_MD5 = "MD5"; 
20.  
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.     public static final String KEY_MAC = "HmacMD5"; 
33.  
34.     /**
35.      * BASE64解密
36.      *
37.      * @param key
38.      * @return
39.      * @throws Exception
40.      */ 
41.     public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception { 
42.         return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key); 
43.     } 
44.  
45.     /**
46.      * BASE64加密
47.      *
48.      * @param key
49.      * @return
50.      * @throws Exception
51.      */ 
52.     public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception { 
53.         return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); 
54.     } 
55.  
56.     /**
57.      * MD5加密
58.      *
59.      * @param data
60.      * @return
61.      * @throws Exception
62.      */ 
63.     public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception { 
64.  
65.         MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5); 
66.         md5.update(data); 
67.  
68.         return md5.digest(); 
69.  
70.     } 
71.  
72.     /**
73.      * SHA加密
74.      *
75.      * @param data
76.      * @return
77.      * @throws Exception
78.      */ 
79.     public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception { 
80.  
81.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA); 
82.         sha.update(data); 
83.  
84.         return sha.digest(); 
85.  
86.     } 
87.  
88.     /**
89.      * 初始化HMAC密钥
90.      *
91.      * @return
92.      * @throws Exception
93.      */ 
94.     public static String initMacKey() throws Exception { 
95.         KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC); 
96.  
97.         SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
98.         return encryptBASE64(secretKey.getEncoded()); 
99.     } 
100.  
101.     /**
102.      * HMAC加密
103.      *
104.      * @param data
105.      * @param key
106.      * @return
107.      * @throws Exception
108.      */ 
109.     public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception { 
110.  
111.         SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC); 
112.         Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); 
113.         mac.init(secretKey); 
114.  
115.         return mac.doFinal(data); 
116.  
117.     } 
118. } 

再给出一个测试类：

Java代码

1. import static org.junit.Assert.*; 
2.  
3. import org.junit.Test; 
4.  
5. /**
6. *
7. * @author 梁栋
8. * @version 1.0
9. * @since 1.0
10. */ 
11. public class CoderTest { 
12.  
13.     @Test 
14.     public void test() throws Exception { 
15.         String inputStr = "简单加密"; 
16.         System.err.println("原文:\n" + inputStr); 
17.  
18.         byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
19.         String code = Coder.encryptBASE64(inputData); 
20.  
21.         System.err.println("BASE64加密后:\n" + code); 
22.  
23.         byte[] output = Coder.decryptBASE64(code); 
24.  
25.         String outputStr = new String(output); 
26.  
27.         System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr); 
28.  
29.         // 验证BASE64加密解密一致性 
30.         assertEquals(inputStr, outputStr); 
31.  
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)); 
35.  
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)); 
39.  
40.         String key = Coder.initMacKey(); 
41.         System.err.println("Mac密钥:\n" + key); 
42.  
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)); 
46.  
47.         BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData)); 
48.         System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16)); 
49.  
50.         BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData)); 
51.         System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32)); 
52.  
53.         BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr)); 
54.         System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16)); 
55.     } 
56. } 

控制台输出：

Console代码

1. 原文: 
2. 简单加密 
3. BASE64加密后: 
4. 566A5Y2V5Yqg5a+G 
5.  
6. BASE64解密后: 
7. 简单加密 
8. Mac密钥: 
9. uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke 
10. pBIpkd7QHg== 
11.  
12. MD5: 
13. -550b4d90349ad4629462113e7934de56 
14. SHA: 
15. 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn 
16. HMAC: 
17. 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。