单向加密算法

 

原创作者: snowolf 

本篇内容简要介绍BASE64、MD5、SHA、HMAC几种加密算法。 
BASE64编码算法不算是真正的加密算法。 
MD5、SHA、HMAC这三种加密算法，可谓是非可逆加密，就是不可解密的加密方法，我们称之为单向加密算法。我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。 
BASE64 
按照RFC2045的定义，Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.） 
常见于邮件、http加密，截取http信息，你就会发现登录操作的用户名、密码字段通过BASE64加密的。 
 
通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. * BASE64解密
3. *
4. * @param key
5. * @return
6. * @throws Exception
7. */
8. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception { 
9. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key); 
10. } 
11. /**
12. * BASE64加密
13. *
14. * @param key
15. * @return
16. * @throws Exception
17. */
18. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception { 
19. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); 
20. } 

主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder两个类，我们只需要知道使用对应的方法即可。另，BASE加密后产生的字节位数是8的倍数，如果不够位数以=符号填充。 
MD5 
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）缩写，广泛用于加密和解密技术，常用于文件校验。校验？不管文件多大，经过MD5后都能生成唯一的MD5值。好比现在的ISO校验，都是MD5校验。怎么用？当然是把ISO经过MD5后产生MD5的值。一般下载linux-ISO的朋友都见过下载链接旁边放着MD5的串。就是用来验证文件是否一致的。 
 
通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. * MD5加密
3. *
4. * @param data
5. * @return
6. * @throws Exception
7. */
8. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception { 
9.     MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5); 
10.     md5.update(data); 
11. return md5.digest(); 
12. } 

通常我们不直接使用上述MD5加密。通常将MD5产生的字节数组交给BASE64再加密一把，得到相应的字符串。 
SHA 
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），数字签名等密码学应用中重要的工具，被广泛地应用于电子商务等信息安全领域。虽然，SHA与MD5通过碰撞法都被破解了， 但是SHA仍然是公认的安全加密算法，较之MD5更为安全。 
 
通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2.      * SHA加密
3.      *
4.      * @param data
5.      * @return
6.      * @throws Exception
7.      */
8. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception { 
9.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA); 
10.         sha.update(data); 
11. return sha.digest(); 
12.     } 
13. } 

HMAC 
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码，基于密钥的Hash算法的认证协议。消息鉴别码实现鉴别的原理是，用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。 
 
通过java代码实现如下：

Java代码

1. /**
2. * 初始化HMAC密钥
3. *
4. * @return
5. * @throws Exception
6. */
7. public static String initMacKey() throws Exception { 
8.     KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC); 
9.     SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
10. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded()); 
11. } 
12. /**
13. * HMAC加密
14. *
15. * @param data
16. * @param key
17. * @return
18. * @throws Exception
19. */
20. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception { 
21.     SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC); 
22.     Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); 
23.     mac.init(secretKey); 
24. return mac.doFinal(data); 
25. } 

给出一个完整类，如下：

Java代码

1. import java.security.MessageDigest; 
2. import javax.crypto.KeyGenerator; 
3. import javax.crypto.Mac; 
4. import javax.crypto.SecretKey; 
5. import sun.misc.BASE64Decoder; 
6. import sun.misc.BASE64Encoder; 
7. /**
8. * 基础加密组件
9. *
10. * @author 梁栋
11. * @version 1.0
12. * @since 1.0
13. */
14. public abstract class Coder { 
15. public static final String KEY_SHA = "SHA"; 
16. public static final String KEY_MD5 = "MD5"; 
17. /**
18.      * MAC算法可选以下多种算法
19.      *
20.      *
21.      * HmacMD5
22.      * HmacSHA1
23.      * HmacSHA256
24.      * HmacSHA384
25.      * HmacSHA512
26.      *
27.      */
28. public static final String KEY_MAC = "HmacMD5"; 
29. /**
30.      * BASE64解密
31.      *
32.      * @param key
33.      * @return
34.      * @throws Exception
35.      */
36. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception { 
37. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key); 
38.     } 
39. /**
40.      * BASE64加密
41.      *
42.      * @param key
43.      * @return
44.      * @throws Exception
45.      */
46. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception { 
47. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); 
48.     } 
49. /**
50.      * MD5加密
51.      *
52.      * @param data
53.      * @return
54.      * @throws Exception
55.      */
56. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception { 
57.         MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5); 
58.         md5.update(data); 
59. return md5.digest(); 
60.     } 
61. /**
62.      * SHA加密
63.      *
64.      * @param data
65.      * @return
66.      * @throws Exception
67.      */
68. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception { 
69.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA); 
70.         sha.update(data); 
71. return sha.digest(); 
72.     } 
73. /**
74.      * 初始化HMAC密钥
75.      *
76.      * @return
77.      * @throws Exception
78.      */
79. public static String initMacKey() throws Exception { 
80.         KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC); 
81.         SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
82. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded()); 
83.     } 
84. /**
85.      * HMAC加密
86.      *
87.      * @param data
88.      * @param key
89.      * @return
90.      * @throws Exception
91.      */
92. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception { 
93.         SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC); 
94.         Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); 
95.         mac.init(secretKey); 
96. return mac.doFinal(data); 
97.     } 
98. } 

再给出一个测试类：

Java代码

1. import static org.junit.Assert.*; 
2. import org.junit.Test; 
3. /**
4. *
5. * @author 梁栋
6. * @version 1.0
7. * @since 1.0
8. */
9. public class CoderTest { 
10. @Test
11. public void test() throws Exception { 
12.         String inputStr = "简单加密"; 
13.         System.err.println("原文:/n" + inputStr); 
14. byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
15.         String code = Coder.encryptBASE64(inputData); 
16.         System.err.println("BASE64加密后:/n" + code); 
17. byte[] output = Coder.decryptBASE64(code); 
18.         String outputStr = new String(output); 
19.         System.err.println("BASE64解密后:/n" + outputStr); 
20. // 验证BASE64加密解密一致性
21.         assertEquals(inputStr, outputStr); 
22. // 验证MD5对于同一内容加密是否一致
23.         assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder 
24.                 .encryptMD5(inputData)); 
25. // 验证SHA对于同一内容加密是否一致
26.         assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder 
27.                 .encryptSHA(inputData)); 
28.         String key = Coder.initMacKey(); 
29.         System.err.println("Mac密钥:/n" + key); 
30. // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致
31.         assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC( 
32.                 inputData, key)); 
33.         BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData)); 
34.         System.err.println("MD5:/n" + md5.toString(16)); 
35.         BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData)); 
36.         System.err.println("SHA:/n" + sha.toString(32)); 
37.         BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr)); 
38.         System.err.println("HMAC:/n" + mac.toString(16)); 
39.     } 
40. } 

控制台输出：

Console代码

1. 原文: 
2. 简单加密 
3. BASE64加密后: 
4. 566A5Y2V5Yqg5a+G 
5. BASE64解密后: 
6. 简单加密 
7. Mac密钥: 
8. uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke 
9. pBIpkd7QHg== 
10. MD5: 
11. -550b4d90349ad4629462113e7934de56 
12. SHA: 
13. 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn 
14. HMAC: 
15. 2287d192387e95694bdbba2fa941009a 

    BASE64的加密解密是双向的，可以求反解。 
    MD5、SHA以及HMAC是单向加密，任何数据加密后只会产生唯一的一个加密串，通常用来校验数据在传输过程中是否被修改。其中HMAC算法有一个密钥，增强了数据传输过程中的安全性，强化了算法外的不可控因素。 
    单向加密的用途主要是为了校验数据在传输过程中是否被修改。