加密系列——MD5加密算法

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。

MD5算法具有以下特点：

1. 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的；
2. 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易；
3. 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；
4. 强抗碰撞：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；

作用

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）。除了MD5以外，其中比较有名的还有sha-1、RIPEMD以及Haval等

应用

数字签名

MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹），以防止被“篡改”。举个例子，你将一段话写在一个叫
readme.txt文件中，并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别人如果修改了文件中的任何内容，你对这个文件重新计算MD5时就会发现（两个MD5值不相同）。如果再有一个第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”，这就是所谓的数字签名应用。

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Arrays;

public class MD5Util {

    private static final String HEX_NUMS_STR = "0123456789ABCDEF";
    private static final Integer SALT_LENGTH = 12;

    /**
     * 将16进制字符串转换成字节数组
     */
    public static byte[] hexStringToByte(String hex) {
        int len = (hex.length() / 2);
        byte[] result = new byte[len];
        char[] hexChars = hex.toCharArray();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            int pos = i * 2;
            result[i] = (byte) (HEX_NUMS_STR.indexOf(hexChars[pos]) << 4 | HEX_NUMS_STR.indexOf(hexChars[pos + 1]));
        }
        return result;
    }

    /**
     * 将指定byte数组转换成16进制字符串
     */
    public static String byteToHexString(byte[] b) {
        StringBuffer hexString = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < b.length; i++) {
            String hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);
            if (hex.length() == 1) {
                hex = '0' + hex;
            }
            hexString.append(hex.toUpperCase());
        }
        return hexString.toString();
    }

    /**
     * 验证口令是否合法
     */
    public static boolean validPassword(String password, String passwordInDb)
            throws NoSuchAlgorithmException, UnsupportedEncodingException {
        // 将16进制字符串格式口令转换成字节数组
        byte[] pwdInDb = hexStringToByte(passwordInDb);
        // 声明盐变量
        byte[] salt = new byte[SALT_LENGTH];
        // 将盐从数据库中保存的口令字节数组中提取出来
        System.arraycopy(pwdInDb, 0, salt, 0, SALT_LENGTH);
        // 创建消息摘要对象
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        // 将盐数据传入消息摘要对象
        md.update(salt);
        // 将口令的数据传给消息摘要对象
        md.update(password.getBytes("UTF-8"));
        // 生成输入口令的消息摘要
        byte[] digest = md.digest();
        // 声明一个保存数据库中口令消息摘要的变量
        byte[] digestInDb = new byte[pwdInDb.length - SALT_LENGTH];
        // 取得数据库中口令的消息摘要
        System.arraycopy(pwdInDb, SALT_LENGTH, digestInDb, 0, digestInDb.length);
        // 比较根据输入口令生成的消息摘要和数据库中消息摘要是否相同
        if (Arrays.equals(digest, digestInDb)) {
            // 口令正确返回口令匹配消息
            return true;
        } else {
            // 口令不正确返回口令不匹配消息
            return false;
        }
    }

    /**
     * 获得加密后的16进制形式口令
     */
    public static String getEncryptedPwd(String password)
            throws NoSuchAlgorithmException, UnsupportedEncodingException {
        // 声明加密后的口令数组变量
        byte[] pwd = null;
        // 随机数生成器
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        // 声明盐数组变量
        byte[] salt = new byte[SALT_LENGTH];
        // 将随机数放入盐变量中
        random.nextBytes(salt);

        // 声明消息摘要对象
        MessageDigest md = null;
        // 创建消息摘要
        md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        // 将盐数据传入消息摘要对象
        md.update(salt);
        // 将口令的数据传给消息摘要对象
        md.update(password.getBytes("UTF-8"));
        // 获得消息摘要的字节数组
        byte[] digest = md.digest();

        // 因为要在口令的字节数组中存放盐，所以加上盐的字节长度
        pwd = new byte[digest.length + SALT_LENGTH];
        // 将盐的字节拷贝到生成的加密口令字节数组的前12个字节，以便在验证口令时取出盐
        System.arraycopy(salt, 0, pwd, 0, SALT_LENGTH);
        // 将消息摘要拷贝到加密口令字节数组从第13个字节开始的字节
        System.arraycopy(digest, 0, pwd, SALT_LENGTH, digest.length);
        // 将字节数组格式加密后的口令转化为16进制字符串格式的口令
        return byteToHexString(pwd);
    }
}