MD5 与 Base64一起使用 加密，计算原理

目录

■加密效果（MD5 + Base64）

■如何计算

相关知识

1.负数二进制表示

2.base64编码表

■加密代码 MD5 + Base64

2021/09/06  追记1 問題 ：MD5不是16进制文本

追记1问题   （2022/05/06）解决 ：可以转换为16进制文本

■ 计算文件哈希值的的代码 （自定义）

■生成文件的MD5值 （代码完全正确）

代码 (使用ERMaster的Jar作为示例)

代码运行结果

 PowerShell生成的MD5  （完全相同）

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■加密效果（MD5 + Base64）

加密原文：

1234

加密后的结果：

gdyb21LQTcIANtvYMT7QVQ==

22位(不包括等于号)

123456

4QrcOUm6Wau+VuBX8g+IPg==

■如何计算

1.使用MD5，取得信息摘要

1234对应的信息摘要如下

[-127, -36, -101, -37, 82, -48, 77, -62, 0, 54, -37, -40, 49, 62, -48, 85]

一共 16 byte

16*8=128

128%6=2

21余2

2.使用Base64再次处理

  1.将每三个字节分成一组，一共24个二进制位：3*8=24

  2.将这24个二进制位分成4组，每组有6个二进制位：24/4=6

  3.在每组前加两00，扩展成32个二进制位，即4个字节：4*(6+2)=32

  4.根据下面的编码表，得到扩展后每个字节的对应符号，就是Base64的编码值

注意：

  1.因为转换后的每个字符的最高两位都是0，所以实际有效位数是6位，

     也就是26=64个字符就可以覆盖所有的编码。

  2.如果剩下的字符不足3个字节，则用0填充，输出字符使用"="，

     因此编码后输出的文本末尾可能会出现1或2个"="。

  3.因为Base64将3个字节转化成4个字节，因此Base64编码后的文本，

     会比原文本大出三分之一左右。

补=的规律：

(如果N*8%6后余2个二进制位，就补2个=，余4个二进制位就补一个=，整除不补)

剩余两位 ，2*8=16 % 6 结果为(余数为) 4

剩余一位，1*8=8   %6  结果为(余数为) 2

前三位对应的二进制（正数的补码）

-127
10000001
-36
11011100
-101
10011011

转化为四个字符（3*8bit=4*6bit）
100000 ⇒32 ⇒g
011101 ⇒29 ⇒d
110010 ⇒50 ⇒y
011011 ⇒27 ⇒b

补充说明

MD5是一种信息摘要算法，并不是加密算法

相关知识

1.负数二进制表示

正数对应的反码

反码加1，取得补码

补码就是负数的二进制表示

2.base64编码表

索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符
0	A	17	R	34	i	51	z
1	B	18	S	35	j	52	0
2	C	19	T	36	k	53	1
3	D	20	U	37	l	54	2
4	E	21	V	38	m	55	3
5	F	22	W	39	n	56	4
6	G	23	X	40	o	57	5
7	H	24	Y	41	p	58	6
8	I	25	Z	42	q	59	7
9	J	26	a	43	r	60	8
10	K	27	b	44	s	61	9
11	L	28	c	45	t	62	+
12	M	29	d	46	u	63	/
13	N	30	e	47	v
14	O	31	f	48	w
15	P	32	g	49	x
16	Q	33	h	50	y



■加密代码 MD5 + Base64

package com.ams.lms.util;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import sun.misc.BASE64Encoder;

@SuppressWarnings("restriction")
public class MD5Util {

	/**
	 * 利用MD5进行加密
	 * 
	 * @param str
	 *            待加密的字符串
	 * @return 加密后的字符串
	 * @throws NoSuchAlgorithmException
	 * @throws UnsupportedEncodingException
	 */
	public static String EncoderByMd5(String str) {
		if (str == null) {
			return null;
		}
		try {
			// 确定计算方法
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			BASE64Encoder base64en = new BASE64Encoder();
			// 加密后的字符串
			return base64en.encode(md5.digest(str.getBytes("utf-8")));
		} catch (NoSuchAlgorithmException | UnsupportedEncodingException e) {
			return null;
		}
	}
}

2021/09/06  追记1 問題 ：MD5不是16进制文本

为什么要先MD5，再用Base64进行加密

使用Java生成的MD5的值，和我们期待的不太一样，并不是十六进制组成的文本。

有特殊字符，造成无法正常的网络传输。



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追记1问题   （2022/05/06）解决 ：可以转换为16进制文本

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package com.sxz.common.utils;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class GetMD5Info {
	
	public static void main (String[] args) {
		
		System.out.println(EncoderByMd5("123"));		
		
	}
	
	public static String EncoderByMd5(String str) {
		if (str == null) {
			return null;
		}
		
		String strMD5 = "";
		
		
		try {
			// 确定计算方法
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			// 加密后的字符串
			byte[] bytes = md5.digest(str.getBytes("utf-8"));
			
			strMD5 = String.format("%032x", new BigInteger(1, bytes));
			
		} catch (NoSuchAlgorithmException | UnsupportedEncodingException e) {
			return null;
		}

		
		return strMD5;
	}
	
}

---

得到的结果是

202cb962ac59075b964b07152d234b70

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■ 计算文件哈希值的的代码 （自定义）

===

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.security.MessageDigest;

@Slf4j
public class SHA1 {

    protected static char hexDigits[] = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E','F' };

    /**
     * @Description: 计算SHA1码
     * @Param file
     * @Return java.lang.String
     * @Author Menglong.Cao
     * @Date 2022/3/1 16:43
     */
    public static String generate(File file){
        try{
            MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
            FileInputStream in = new FileInputStream(file);
            FileChannel ch = in.getChannel();
            MappedByteBuffer byteBuffer = ch.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,file.length());
            messageDigest.update(byteBuffer);
            return bufferToHex(messageDigest.digest());
        }catch (Exception e){
            log.warn("generate-hash-fail:errorMessage={},{}",e.getMessage(),e);
        }
        return null;

    }

    private static String bufferToHex(byte bytes[]){
        return bufferToHex(bytes,0,bytes.length);
    }

    private static String bufferToHex(byte bytes[],int m,int n){
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(2*n);
        int k = m + n;
        for(int l = m; l < k; l++){
            appendHexPair(bytes[l],stringBuffer);
        }
        return stringBuffer.toString();
    }

    private static void appendHexPair(byte bt, StringBuffer stringBuffer){
        char c0 = hexDigits[(bt & 0xf0) >> 4];
        char c1 = hexDigits[bt & 0xf];
        stringBuffer.append(c0);
        stringBuffer.append(c1);
    }

    //测试
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        System.out.println("begin...");
        long begin = System.currentTimeMillis();
        File file2 = new File("D:\\计算hash.txt");
        String sha1 = SHA1.generate(file2);
        System.out.println("文件hash:"+sha1);// 82C189E0D231901FFC0597401F75CB54F44331A8
        System.out.println("耗时："+(System.currentTimeMillis()-begin)+"ms");
        System.out.println("end...");
    }

}

----

■生成文件的MD5值 （代码完全正确）

代码 (使用ERMaster的Jar作为示例)

package com.sxz.study.algorithm;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class TestMD5File {

	public static void main(String[] args) {
		
		
		String md5str = getMD5Three("C:\\eclipse\\下载的plugin\\ERMaster\\org.insightech.er_1.0.0.v20150619-0219.jar");
		System.out.println(md5str);

	}
	
	public static String getMD5Three(String path) {
	     BigInteger bi = null;
	      try {
	          byte[] buffer = new byte[8192];
	          int len = 0;
	          MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
	          File f = new File(path);
	          FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
	          while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
	             md.update(buffer, 0, len);
	          }
	             fis.close();
	             byte[] b = md.digest();
	             bi = new BigInteger(1, b);
	      } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
	            e.printStackTrace();
	      } catch (IOException e) {
	             e.printStackTrace();
	         }
	         

            // 下面代码有BUG，当MD5的Hash值，第一位是0是，第一位会被省略。
            // return bi.toString(16);

            // 使用下面代码解决bug （MD5的值，是一个32位长度的字符串）
            String md5Str = bi.toString(16);
            String md5StrFormat = md5Str.format("%32s", mdtStr); // 不足32位，前面补空格
            String result= md5StrFormat.replace(" ", "0"); // 把空格替换成0

            String result.toUpperCase();
            
	     }
	

}

代码运行结果

 PowerShell生成的MD5  （完全相同）

Get-FileHash -Algorithm MD5 .\org.insightech.er_1.0.0.v20150619-0219.jar | Format-list

==