消息摘要算法

消息摘要算法的主要特点有：

1、无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的。例如应用MD5算法摘要的消息有128个比特位，用SHA-1算法摘要的消息最终有160比特位的输出，SHA-1的变体可以产生192比特位和256比特位的消息摘要。一般认为，摘要的最终输出越长，该摘要算法就越安全。变长输入，定长输出。

2、只要输入的消息不同，对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同；但相同的输入必会产生相同的输出。这正是好的消息摘要算法所具有的性质：输入改变了，输出也就改变了；两条相似的消息的摘要确不相近，甚至会大相径庭。从理论上来说，不管使用什么样的摘要算法，必然存在2个不同的消息，对应同样的摘要。因为输入是一个无穷集合，而输出是一个有限集合，所以从数学上来说，必然存在多对一的关系。但是实际上，很难或者说根本不可能人为的造出具有同样摘要的2个不同消息。所以我们选择摘要算法的时候，要注意其安全性。比如现在MD5就是不安全的，已经被国内王小云破解。

3、消息摘要是单向、不可逆的。只能进行正向的信息摘要，而无法从摘要中恢复出任何的原始消息，甚至根本就找不到任何与原信息相关的信息。当然，可以采用强力攻击的方法，即尝试每一个可能的信息，计算其摘要，看看是否与已有的摘要相同，如果这样做，最终肯定会恢复出摘要的消息。但实际上，要得到的信息可能是无穷个消息之一，所以这种强力攻击几乎是无效的。

4、好的摘要算法，没有人能从中找到“碰撞”，虽然“碰撞”是肯定存在的。即无法找到两条不同消息，但是它们的摘要相同。

JDK自带了很多常见的消息摘要算法，使用方式如下：

import java.security.MessageDigest;
import java.security.Security;
import java.util.Set;

import javax.xml.bind.DatatypeConverter;

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		String originalContent = "123456";
		Set availableAlgorithms = Security.getAlgorithms("MessageDigest");
		for (String each : availableAlgorithms) {
			digest(each, originalContent.getBytes());
		}

	}

	private static void digest(String algorithm, byte[] content) throws Exception {
		MessageDigest instance = MessageDigest.getInstance(algorithm);
		instance.update(content);
		//当所有数据已被更新,调用digest()方法完成哈希计算,返回字节数组
		byte[] digest = instance.digest();
		System.out.println("算法=" + algorithm + ",摘要=" + DatatypeConverter.printHexBinary(digest));
	}
}

消息摘要有什么用呢？消息摘要保证了消息的完整性。如果发送者发送的消息，在传输过程中被恶意篡改，那么接收者收到消息后，用同样的摘要算法计算其摘要，如果新摘要与发送者原始摘要不同，那么接收者就知道消息被篡改了。这里有一个前提条件就是：接收者一定要事先知道消息的原始摘要。消息摘要不需要秘钥，不存在秘钥的保管和分发问题。

数字信息摘要常见算法

编解码算法

1. Hex 编码 
将二进制数据按16进制转换为字符串，1字节=2个字符，编码后体积为2倍。

2. Base64 
由MIME规范定义的编码算法，其将3个字节(24位)编码为4个字符。 
字符集包括64个，可表示6二进制位的数据，因此一个字符对应一组6bit的数据。 
编码后体积约为4/3倍，针对不足位数用=补齐。

HASH 算法

通常也称散列算法，是一种将任意长度的消息变成固定长度的消息摘要算法，不可逆；

1 MD5 
Message Digest Algorithm 5，流行度极高，但目前被发现存在碰撞冲突风险； 
任意长度输出为128bit=16字节摘要

2 SHA1 
SHA 指Security Hash Algorithm，由美国国家安全局NSA设计的安全散列算法系列； 
SHA1 输出长度为160bit=20字节摘要

3 SHA256 
继SHA1 出现的算法(属于SHA-2类)，安全性较SHA1更高； 
SHA256 输出长度为256bit=32字节摘要。

MAC 算法

Message Authentication Code，消息认证码算法，基于HASH算法之上，增加了密钥的支持以提高安全性。 
具体算法包括HmacMD5/HmacSHA1/HmacSHA256等，输入包括数据及密钥，输出长度与HASH算法一致。 
密钥可以是任意长度的数据。