消息摘要算法-MAC算法系列
一、简述
mac（Message Authentication Code，消息认证码算法）是含有密钥散列函数算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基础上加上了密钥。因此MAC算法也经常被称作HMAC算法。关于hmac算法的详情可以参看RFC 2104(http://www.ietf.org/rfc/rfc2104.txt)，这里包含了HmacMD5算法的C语言实现。
这里需要说明的是经过mac算法得到的摘要值也可以使用十六进制编码表示，其摘要值得长度与实现算法的摘要值长度相同。例如 HmacSHA算法得到的摘要长度就是SHA1算法得到的摘要长度，都是160位二进制数，换算成十六进制的编码为40位。
二、模型分析
甲乙双方进行数据交换可以采取如下流程完成
1、甲方向乙方公布摘要算法（就是指定要使用的摘要算法名）
2、甲乙双方按照约定构造密钥，双方拥有相同的密钥（一般是一方构造密钥后通知另外一方，此过程不需要通过程序实现，就是双方约定个字符串，但是这个字符串可不是随便设定的，也是通过相关算法获取的）
3、甲方使用密钥对消息做摘要处理，然后将消息和生成的摘要消息一同发送给乙方
4、乙方收到消息后，使用甲方已经公布的摘要算法+约定好的密钥 对收到的消息进行摘要处理。然后比对自己的摘要消息和甲方发过来的摘要消息。甄别消息是否是甲方发送过来的
三、MAC系列算法支持表
| 算法 | 摘要长度 | 备注 |
| HmacMD5 | 128 | JAVA6实现 |
| HmacSHA1 | 160 | JAVA6实现 |
| HmacSHA256 | 256 | JAVA6实现 |
| HmacSHA384 | 384 | JAVA6实现 |
| HmacSHA512 | 512 | JAVA6实现 |
| HmacMD2 | 128 | BouncyCastle实现 |
| HmacMD4 | 128 | BouncyCastle实现 |
| HmacSHA224 | 224 | BouncyCastle实现 |
四、sun以及bouncycastle的hmac算法实现
package com.ca.test; import java.security.Security; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.SecretKey; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; import org.bouncycastle.util.encoders.Hex; /** * MAC消息摘要组件 * @author kongqz * */ public class MACCoder { ///////////////////////////HmacMD5/////////////////////////////// /** * 初始化HmacMD5的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacMD5Key() throws Exception{ //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD5"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacMD5消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacMD5(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD5"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///////////////////////////////HmacSHA1////////////////////////////////// /** * 初始化HmacSHA1的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHAKey() throws Exception{ //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA1"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacSHA1消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA1"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///////////////////////////////HmacSHA256////////////////////////////////// /** * 初始化HmacSHA256的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHA256Key() throws Exception{ //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacSHA256消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA256(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA256"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///////////////////////////////HmacSHA384////////////////////////////////// /** * 初始化HmacSHA384的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHA384Key() throws Exception{ //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA384"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacSHA384消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA384(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA384"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///////////////////////////////HmacSHA512////////////////////////////////// /** * 初始化HmacSHA512的密钥 * @return byte[] 密钥 * * */ public static byte[] initHmacSHA512Key() throws Exception{ //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA512"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacSHA512消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA512(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA512"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } ///////////////////////////////HmacMD2-BouncyCastle才支持的实现////////////////////////////////// /** * 初始化HmacMD2的密钥 * @return byte[] 密钥 * */ public static byte[] initHmacMD2Key() throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD2"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacMD2消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacMD2(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD2"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } /** * HmacMD2Hex消息摘要 * @param data 待做消息摘要处理的数据 * @param String 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static String encodeHmacMD2Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //执行消息摘要处理 byte[] b=encodeHmacMD2(data,key); //做十六进制转换 return new String(Hex.encode(b)); } ///////////////////////////////HmacMD4-BouncyCastle才支持的实现////////////////////////////////// /** * 初始化HmacMD2的密钥 * @return byte[] 密钥 * */ public static byte[] initHmacMD4Key() throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD4"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacMD4消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacMD4(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD4"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } /** * HmacMD4Hex消息摘要 * @param data 待做消息摘要处理的数据 * @param String 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static String encodeHmacMD4Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //执行消息摘要处理 byte[] b=encodeHmacMD4(data,key); //做十六进制转换 return new String(Hex.encode(b)); } ///////////////////////////////HmacSHA224-BouncyCastle才支持的实现////////////////////////////////// /** * 初始化HmacSHA224的密钥 * @return byte[] 密钥 * */ public static byte[] initHmacSHA224Key() throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //初始化KeyGenerator KeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA224"); //产生密钥 SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey(); //获取密钥 return secretKey.getEncoded(); } /** * HmacSHA224消息摘要 * @param data 待做摘要处理的数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static byte[] encodeHmacSHA224(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //加入BouncyCastleProvider的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); //还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有 SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA224"); //实例化Mac Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); //初始化Mac mac.init(secretKey); //执行消息摘要处理 return mac.doFinal(data); } /** * HmacSHA224Hex消息摘要 * @param data 待做消息摘要处理的数据 * @param String 密钥 * @return byte[] 消息摘要 * */ public static String encodeHmacSHA224Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //执行消息摘要处理 byte[] b=encodeHmacSHA224(data,key); //做十六进制转换 return new String(Hex.encode(b)); } /** * 进行相关的摘要算法的处理展示 * @throws Exception * **/ public static void main(String[] args) throws Exception { String str="HmacMD5消息摘要"; //初始化密钥 byte[] key1=MACCoder.initHmacMD5Key(); //获取摘要信息 byte[] data1=MACCoder.encodeHmacMD5(str.getBytes(), key1); System.out.println("原文："+str); System.out.println(); System.out.println("HmacMD5的密钥:"+key1.toString()); System.out.println("HmacMD5算法摘要："+data1.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key2=MACCoder.initHmacSHA256Key(); //获取摘要信息 byte[] data2=MACCoder.encodeHmacSHA256(str.getBytes(), key2); System.out.println("HmacSHA256的密钥:"+key2.toString()); System.out.println("HmacSHA256算法摘要："+data2.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key3=MACCoder.initHmacSHAKey(); //获取摘要信息 byte[] data3=MACCoder.encodeHmacSHA(str.getBytes(), key3); System.out.println("HmacSHA1的密钥:"+key3.toString()); System.out.println("HmacSHA1算法摘要："+data3.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key4=MACCoder.initHmacSHA384Key(); //获取摘要信息 byte[] data4=MACCoder.encodeHmacSHA384(str.getBytes(), key4); System.out.println("HmacSHA384的密钥:"+key4.toString()); System.out.println("HmacSHA384算法摘要："+data4.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key5=MACCoder.initHmacSHA512Key(); //获取摘要信息 byte[] data5=MACCoder.encodeHmacSHA512(str.getBytes(), key5); System.out.println("HmacSHA512的密钥:"+key5.toString()); System.out.println("HmacSHA512算法摘要："+data5.toString()); System.out.println(); System.out.println("================以下的算法支持是bouncycastle支持的算法，sun java6不支持======================="); //初始化密钥 byte[] key6=MACCoder.initHmacMD2Key(); //获取摘要信息 byte[] data6=MACCoder.encodeHmacMD2(str.getBytes(), key6); String datahex6=MACCoder.encodeHmacMD2Hex(str.getBytes(), key6); System.out.println("Bouncycastle HmacMD2的密钥:"+key6.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD2算法摘要："+data6.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD2Hex算法摘要："+datahex6.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key7=MACCoder.initHmacMD4Key(); //获取摘要信息 byte[] data7=MACCoder.encodeHmacMD4(str.getBytes(), key7); String datahex7=MACCoder.encodeHmacMD4Hex(str.getBytes(), key7); System.out.println("Bouncycastle HmacMD4的密钥:"+key7.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD4算法摘要："+data7.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacMD4Hex算法摘要："+datahex7.toString()); System.out.println(); //初始化密钥 byte[] key8=MACCoder.initHmacSHA224Key(); //获取摘要信息 byte[] data8=MACCoder.encodeHmacSHA224(str.getBytes(), key8); String datahex8=MACCoder.encodeHmacSHA224Hex(str.getBytes(), key8); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224的密钥:"+key8.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224算法摘要："+data8.toString()); System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224算法摘要："+datahex8.toString()); System.out.println(); } } 控制台输出结果如下： 原文：HmacMD5消息摘要 HmacMD5的密钥:[B@136228 HmacMD5算法摘要：[B@913750 HmacSHA256的密钥:[B@bfbdb0 HmacSHA256算法摘要：[B@3e86d0 HmacSHA1的密钥:[B@253498 HmacSHA1算法摘要：[B@9fef6f HmacSHA384的密钥:[B@f38798 HmacSHA384算法摘要：[B@4b222f HmacSHA512的密钥:[B@b0f13d HmacSHA512算法摘要：[B@ae000d ================以下的算法支持是bouncycastle支持的算法，sun java6不支持======================= Bouncycastle HmacMD2的密钥:[B@4741d6 Bouncycastle HmacMD2算法摘要：[B@337d0f Bouncycastle HmacMD2Hex算法摘要：0fbabb3bb1a2be81fbc823013f6920fe Bouncycastle HmacMD4的密钥:[B@1e0bc08 Bouncycastle HmacMD4算法摘要：[B@158b649 Bouncycastle HmacMD4Hex算法摘要：a3fa5935ca554f83c8987efd2bcfe605 Bouncycastle HmacSHA224的密钥:[B@8a0d5d Bouncycastle HmacSHA224算法摘要：[B@173831b Bouncycastle HmacSHA224算法摘要：542d47250e5ff9f8bb3a7607799b1685a8accd65580410ea1d4dd578
五、总结
1、sun支持了5中算法，但是不支持转成16进制，但是可以用commons codec或者bouncycastle的16进制转换协助进行转换
2、bouncycastle支持补充了三种算法，并支持16进制转换