java加密解密研究7、SHA算法家族

一、概述

SHA算法基于MD4算法基础之上，作为MD算法的继任者，成为新一代消息摘要算法的代表。SHA与MD算法不同之处主要在于摘要长度，SHA算法的摘要长度更长，安全性更高。

SHA（Secure Hash Algorithm，安全散列算法）是消息摘要算法的一种，被广泛认可的MD5算法的继任者。SHA算法家族目前共有SHA-0、SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512五种算法，通常将后四种算法并称为SHA-2算法。

SHA算法发展：

SHA-0算法：

SHA-0是在1993年发布的，但由于最后发现SHA-0算法中含有会降低密码安全性的错误被收回。

SHA-1算法：

1995年，发布了SHA-1算法，通常我们把SHA-1算法简称为SHA算法。SHA-1算法在许多安全协定中广为使用，包括TLS/SSL、PGP、SSH、S/MIME和IPsec，曾被视为是MD5算法的后继者。SHA-0和SHA-1算法可对最大长度为264的字节信息做摘要处理，得到一个160的摘要信息，其设计原理相似于MD4和MD5算法。如果将得到160位的摘要信息换算成十六进制，可以得到一个40位的字符串。

SHA-2算法：

SHA算法家族除了其代表SHA-1算法以外，还有SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512四种SHA算法的变体，以其摘要信息字节长度不同而命名，通常将这组算法并称为SHA-2算法。摘要信息字节长度的差异是SHA-2和SHA-1算法的最大差异。

二、应用分析

如果甲乙双方进行明文消息通讯，但要求能够鉴别消息在传输过程中是否被篡改，就可以按照下面所示的模型来进行。当然，此模型对MD和SHA算法同样适用。

三、应用实现：

在java6中。MessageDigest类支持MD算法的同时也支持SHA算法，几乎涵盖了我们所知的全部SHA系列算法，主要包含SHA-1、SHA-256、SHA-384、SHA-512四种算法。通过BouncyCastle组件，可以支持SHA-224算法。

1、Sun的实现的应用

package com.tao.test;

import java.security.MessageDigest;

import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter;

/**
 * 工具类
 */
class SHACoder {
	/**
	 * SHA-1消息摘要算法
	 */
	public static String encodeSHA(byte[] data) throws Exception {
		// 初始化MessageDigest,SHA即SHA-1的简称
		MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA");
		// 执行摘要方法
		byte[] digest = md.digest(data);
		return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);
	}

	/**
	 * SHA-256消息摘要算法
	 */
	public static String encodeSHA256(byte[] data) throws Exception {
		// 初始化MessageDigest,SHA即SHA-1的简称
		MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
		// 执行摘要方法
		byte[] digest = md.digest(data);
		return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);
	}

	/**
	 * SHA-384消息摘要算法
	 */
	public static String encodeSHA384(byte[] data) throws Exception {
		// 初始化MessageDigest,SHA即SHA-1的简称
		MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-384");
		// 执行摘要方法
		byte[] digest = md.digest(data);
		return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);
	}

	/**
	 * SHA-512消息摘要算法
	 */
	public static String encodeSHA512(byte[] data) throws Exception {
		// 初始化MessageDigest,SHA即SHA-1的简称
		MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-512");
		// 执行摘要方法
		byte[] digest = md.digest(data);
		return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);
	}
}

/**
 * 测试类
 */
public class SHATest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
       String testString="asd`12asd31";
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA(testString.getBytes()));
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA256(testString.getBytes()));
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA384(testString.getBytes()));
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA512(testString.getBytes()));
	}
}

2、BouncyCastle关于SHA-224的实现和应用

package Test;

import java.security.MessageDigest;
import java.security.Security;

import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

/**
 * 工具类
 */
class SHACoder {
	/**
	 * SHA-224消息摘要算法
	 */
	public static String encodeSHA(byte[] data) throws Exception {
		//加入BouncyCastle的支持
		Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
		// 初始化MessageDigest,SHA即SHA-1的简称
		MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-224");
		// 执行摘要方法
		byte[] digest = md.digest(data);
		return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);
	}
}

/**
 * 测试类
 */
public class SHATest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
       String testString="asd`12asd31";
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA(testString.getBytes()));
	}
}

3、Commons Codec的实现和应用

DigestUtls类除了MD5算法外，还支持多种SHA系列算法，虽然java6也都支持 ，但是它提供了更为方便的方法。

package Test;

import java.security.MessageDigest;

import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter;

import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;

/**
 * 工具类
 */
class SHACoder {
	/**
	 * SHA-1消息摘要算法,返回字节数组
	 */
	public static byte[] encodeSHA(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.sha(data);
	}
	
	/**
	 * SHA-1消息摘要算法,返回十六进制字符串
	 */
	public static String encodeSHAHex(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.shaHex(data);
	}

	/**
	 * SHA-256消息摘要算法,返回字节数组
	 */
	public static byte[] encodeSHA256(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.sha256(data);
	}
	
	/**
	 * SHA-256消息摘要算法,返回十六进制字符串
	 */
	public static String encodeSHA256Hex(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.sha256Hex(data);
	}

	/**
	 * SHA-384消息摘要算法,返回字节数组
	 */
	public static byte[] encodeSHA384(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.sha384(data);
	}
	
	/**
	 * SHA-384消息摘要算法,返回十六进制字符串
	 */
	public static String encodeSHA384Hex(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.sha384Hex(data);
	}
	
	/**
	 * SHA-512消息摘要算法,返回字节数组
	 */
	public static byte[] encodeSHA512(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.sha512(data);
	}
	
	/**
	 * SHA-512消息摘要算法,返回十六进制字符串
	 */
	public static String encodeSHA512Hex(byte[] data) throws Exception {
		return DigestUtils.sha512Hex(data);
	}
}

/**
 * 测试类
 */
public class SHATest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
       String testString="asd`12asd31";
       System.out.println(SHACoder.encodeSHAHex(testString.getBytes()));
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA256Hex(testString.getBytes()));
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA384Hex(testString.getBytes()));
       System.out.println(SHACoder.encodeSHA512Hex(testString.getBytes()));
	}
}