MD(Message Digest ) 消息摘要算法之MD5

1、消息摘要的简介

     1.1消息摘要的概念

              唯一对应一个消息或文本的固定长度的值，由一个单向Hash加密函数对消息进行作用而产生。

     1.2 消息摘要的分类

            (1) MD (Message Digest)  消息摘要算法

            (2) SHA(Secure Hash Algorithm) 安全散列算法

            (3) MAC(Message Authentication Code) 消息认证码算法

     1.3  验证数据完整性(防止在传输中被篡改)

            

2、MD算法系列

       2.1  MD算法的基本概念

              为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。

       2.2   MD算法的种类

               MD算法系列（JDK）

      

       2.3  MD 算法编程使用

            

3、MD5（Message Digest Algorithm 5）简介

       MD5，全称为“Message Digest Algorithm 5”，中文名“消息摘要算法第五版”，它是计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。严格来说，它是一种摘要算法，是确保信息完整性的。不过，在某种意义上来说，也可以算作一种加密算法。

MD5 算法具有很多特点：

• 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
• 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
• 抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。
• 弱抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。
• 强抗碰撞：想找到两个不同的数据，使它们具有相同的MD5值，是非常困难的。

      MD5 的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被"压缩"成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串）。

       MD5 其实在我们生活中是很常用的，似乎你并没有注意到，当你下载了一个镜像之后，你会发现下载页面还提供了一组 MD5 值，那么这组 MD5 值是用来做什么的呢？了解了 MD5 的作用之后，你就不难想到，MD5 是用来验证文件的一致性的，当你下载好镜像之后，你需要对该镜像做一次 MD5 的校验，得到的 MD5 值与下载页面提供的 MD5 值进行对比，以此来验证该镜像是否被篡改。

     MD5算法，可以用来保存用户的密码信息。为了更好的保存，可以在保存的过程中，加入盐。/在保存用户密码的时候，盐可以利用生成的随机数。可以将密码结合MD5加盐，生成的数据摘要和盐保存起来 。以便于下次用户验证使用。在用户表里面，也保存salt。

4、Java中MD5算法的实现

     4.1 MD5Utils.java

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.security.DigestInputStream;
import java.security.MessageDigest;

public class MD5Utils {
	/**
	 * 对数据，进行MD5算法的信息摘要计算
	 * 
	 * @param data
	 *            数据的字节数组
	 * @return
	 */
	public static String encryptMD5(byte[] data) {
		try {
			// 判断数据的合法性
			if (data == null) {
				throw new RuntimeException("数据不能为NULL");
			}
			// 获取MD5算法
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			// 加入要获取摘要的数据
			md5.update(data);
			// 获取数据的信息摘要
			byte[] resultBytes = md5.digest();
			// 将字节数组转化为16进制
			String resultString = fromBytesToHex(resultBytes);
			return resultString;
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}

	}

	/**
	 * 对数据，进行MD5算法的信息摘要计算
	 * 
	 * @param data
	 *            要进行计算信息摘要的数据
	 * @return
	 */
	public static String encryptMD5(String data) {
		try {
			// 判断数据的合法性
			if (data == null) {
				throw new RuntimeException("数据不能为NULL");
			}
			// 获取MD5算法
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			// 加入要获取摘要的数据
			md5.update(data.getBytes());
			// 获取数据的信息摘要
			byte[] resultBytes = md5.digest();
			// 将字节数组转化为16进制
			String resultString = fromBytesToHex(resultBytes);
			return resultString;
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}

	}

	/**
	 * 计算给定文件的信息摘要
	 * 
	 * @param path
	 *            文件的路径
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String getMD5OfFile(String path) {
		FileInputStream fis = null;
		DigestInputStream dis = null;
		String resultString = null;
		try {
			fis = new FileInputStream(new File(path));
			dis = new DigestInputStream(fis, MessageDigest.getInstance("MD5"));
			// 流输入
			byte[] buffer = new byte[1024];
			int read = dis.read(buffer, 0, 1024);
			while (read != -1) {
				read = dis.read(buffer, 0, 1024);
			}

			MessageDigest md = dis.getMessageDigest();
			byte[] resultBytes = md.digest();
			// 将字节数组转化为16进制
			resultString = fromBytesToHex(resultBytes);
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		} finally {
			// 关闭流，释放资源
			CloseUtils.close(fis, dis);
		}
		return resultString;
	}

	/**
	 * 对数据，进行MD5算法的信息摘要计算，加入了salt
	 * 
	 * @param data
	 *            数据的字节数组
	 * @param salt
	 *            加入的盐
	 * @return
	 */
	public static String encryptMD5AndSalt(byte[] data, Object salt) {
		try {
			// 将data和盐拼接
			String datatemp = new String(data);
			String data_salt = mergeDataAndSalt(datatemp, salt);
			// 加入盐后，数据的信息摘要
			// 获取MD5算法
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			// 加入要获取摘要的数据
			md5.update(data_salt.getBytes());
			// 获取数据的信息摘要
			byte[] resultBytes = md5.digest();
			// 将字节数组转化为16进制
			String resultString = fromBytesToHex(resultBytes);
			return resultString;
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}

	}

	/**
	 * 对数据，进行MD5算法的信息摘要计算，加入了salt
	 * 
	 * @param data
	 *            数据的字节数组
	 * @param salt
	 *            加入的盐
	 * @return
	 */
	public static String encryptMD5AndSalt(String data, Object salt) {
		try {
			// 完成数据和盐的拼接
			String data_salt = mergeDataAndSalt(data, salt);
			// 加入盐后，数据的信息摘要
			// 获取MD5算法
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			// 加入要获取摘要的数据
			md5.update(data_salt.getBytes());
			// 获取数据的信息摘要
			byte[] resultBytes = md5.digest();
			// 将字节数组转化为16进制
			String resultString = fromBytesToHex(resultBytes);
			return resultString;
		} catch (Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}

	}

	/**
	 * 用于数据和salt的拼接
	 * 
	 * @param data
	 *            要计算数据摘要的数据
	 * @param salt
	 *            加入的盐
	 * @return
	 */
	private static String mergeDataAndSalt(String data, Object salt) {
		if (data == null) {
			data = "";
		}

		if ((salt == null) || "".equals(salt)) {
			return data;
		} else {
			return data + "{" + salt.toString() + "}";
		}

	}

	/**
	 * 
	 * @param encPass
	 *            加入盐后，计算的数据摘要
	 * @param rawPass
	 *            加盐前的数据
	 * @param salt
	 *            要加入的盐
	 * @return
	 */
	public static boolean isPasswordValid(String encPass, String rawPass,
			Object salt) {
		String data1 = encPass;
		String data2 = encryptMD5AndSalt(rawPass, salt);
		return data2.equals(data1);
	}

	/**
	 * 将给定的字节数组，转化为16进制数据
	 * 
	 * @param resultBytes
	 * @return
	 */
	private static String fromBytesToHex(byte[] resultBytes) {
		StringBuilder builder = new StringBuilder();
		for (int i = 0; i < resultBytes.length; i++) {
			if (Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]).length() == 1) {
				builder.append("0").append(
						Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]));
			} else {
				builder.append(Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]));
			}
		}
		return builder.toString();
	}
}

      4.2 CloseUtils.java

import java.io.Closeable;
import java.io.IOException;

public class CloseUtils {
	public static void close(Closeable... closeables) {
		for (int i = 0; i < closeables.length; i++) {
			if (closeables[i] != null) {
				try {
					closeables[i].close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}
}

     4.3 测试代码

public class TestMD5 {

	// 在保存用户密码的时候，盐可以利用生成的随机数
	// 可以将密码使用，MD5加盐生成的数据摘要和盐保存起来
	// 以便于下次，用户验证使用

	// 待加密的明文
	public static final String DATA = "test";
	public static final String PATH = "mysql-installer-web-community-5.6.22.0.msi";
	public static final String SALT = "hello";

	public static void main(String[] args) {
		new TestMD5().testMD5AndSalt();
	}

	public void testMD5() {
		String aa = MD5Utils.encryptMD5(DATA);
		System.out.println(aa);
	}

	public void testMD5File() {
		String aa = MD5Utils.getMD5OfFile(PATH);
		System.out.println(aa);
	}

	public void testMD5AndSalt() {
		String data1 = MD5Utils.encryptMD5AndSalt(DATA, SALT);
		String data2 = MD5Utils.encryptMD5AndSalt(DATA.getBytes(), SALT);
		System.out.println(data1.equals(data2));
		System.out.println(MD5Utils.isPasswordValid(data1, DATA, SALT));
	}
}