Java加密解密实践-优快云博客

本文介绍了Java中常见的加密解密算法，包括BASE64、MD5、SHA和HMAC等，并提供了具体的Java代码实现。

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加密解密，曾经是我一个毕业设计的重要组件。在工作了多年以后回想当时那个加密、解密算法，实在是太单纯了。言归正传，这里我们主要描述Java已经实现的一些加密解密算法，最后介绍数字证书。如基本的单向加密算法： •BASE64 严格地说，属于编码格式，而非加密算法 •MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法) •SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法) •HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码) 复杂的对称加密（DES、PBE）、非对称加密算法： •DES(Data Encryption Standard，数据加密算法) •PBE(Password-based encryption，基于密码验证) •RSA(算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman) •DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议) •DSA(Digital Signature Algorithm，数字签名) •ECC(Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学) 本篇内容简要介绍BASE64、MD5、SHA、HMAC几种方法。 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.} /** * 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. * @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.} /** * 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. * @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.} /** * 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. * @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.} /** * 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.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. *

  
25.     * HmacMD5   
26.     * HmacSHA1   
27.     * HmacSHA256   
28.     * HmacSHA384   
29.     * HmacSHA512  
30.     *

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.} 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 * *

	 * HmacMD5 
	 * HmacSHA1 
	 * HmacSHA256 
	 * HmacSHA384 
	 * HmacSHA512
	 *

*/ 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.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.} 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 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 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 注意编译时，可能会看到如下提示：引用警告：sun.misc.BASE64Decoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除 import sun.misc.BASE64Decoder; ^ 警告：sun.misc.BASE64Encoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除 import sun.misc.BASE64Encoder; ^ BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK实现类。虽然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。JRE 中 sun 和 com.sun 开头包的类都是未被文档化的，他们属于 java, javax 类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，一般来说是不推荐使用的。 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。

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