java实现加密算法

 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 
/**  
 * BASE64解密  
 *   
 * @param key  
 * @return  
 * @throws Exception  
 */  
public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {   
    return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);   
}   
  
/**  
 * BASE64加密  
 *   
 * @param key  
 * @return  
 * @throws Exception  
 */  
public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {   
    return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);   
}  

	/**
	 * BASE64解密
	 * 
	 * @param key
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
		return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
	}

	/**
	 * BASE64加密
	 * 
	 * @param key
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
		return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
	}

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 
/**  
 * MD5加密  
 *   
 * @param data  
 * @return  
 * @throws Exception  
 */  
public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {   
  
    MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);   
    md5.update(data);   
  
    return md5.digest();   
  
}  

	/**
	 * MD5加密
	 * 
	 * @param data
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {

		MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
		md5.update(data);

		return md5.digest();

	}


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 
    /**  
     * SHA加密  
     *   
     * @param data  
     * @return  
     * @throws Exception  
     */  
    public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {   
  
        MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);   
        sha.update(data);   
  
        return sha.digest();   
  
    }   
}  

	/**
	 * SHA加密
	 * 
	 * @param data
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {

		MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
		sha.update(data);

		return sha.digest();

	}
}


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 
/**  
 * 初始化HMAC密钥  
 *   
 * @return  
 * @throws Exception  
 */  
public static String initMacKey() throws Exception {   
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);   
  
    SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();   
    return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());   
}   
  
/**  
 * HMAC加密  
 *   
 * @param data  
 * @param key  
 * @return  
 * @throws Exception  
 */  
public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {   
  
    SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);   
    Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());   
    mac.init(secretKey);   
  
    return mac.doFinal(data);   
  
}  


	/**
	 * 初始化HMAC密钥
	 * 
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String initMacKey() throws Exception {
		KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);

		SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
		return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
	}

	/**
	 * HMAC加密
	 * 
	 * @param data
	 * @param key
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {

		SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);
		Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
		mac.init(secretKey);

		return mac.doFinal(data);

	}


给出一个完整类，如下： 
Java代码 
import java.security.MessageDigest;   
  
import javax.crypto.KeyGenerator;   
import javax.crypto.Mac;   
import javax.crypto.SecretKey;   
  
import sun.misc.BASE64Decoder;   
import sun.misc.BASE64Encoder;   
  
/**  
 * 基础加密组件  
 *   
 * @author 梁栋  
 * @version 1.0  
 * @since 1.0  
 */  
public abstract class Coder {   
    public static final String KEY_SHA = "SHA";   
    public static final String KEY_MD5 = "MD5";   
  
    /**  
     * MAC算法可选以下多种算法  
     *   
     * <pre>  
     * HmacMD5   
     * HmacSHA1   
     * HmacSHA256   
     * HmacSHA384   
     * HmacSHA512  
     * </pre>  
     */  
    public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";   
  
    /**  
     * BASE64解密  
     *   
     * @param key  
     * @return  
     * @throws Exception  
     */  
    public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {   
        return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);   
    }   
  
    /**  
     * BASE64加密  
     *   
     * @param key  
     * @return  
     * @throws Exception  
     */  
    public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {   
        return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);   
    }   
  
    /**  
     * MD5加密  
     *   
     * @param data  
     * @return  
     * @throws Exception  
     */  
    public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {   
  
        MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);   
        md5.update(data);   
  
        return md5.digest();   
  
    }   
  
    /**  
     * SHA加密  
     *   
     * @param data  
     * @return  
     * @throws Exception  
     */  
    public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {   
  
        MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);   
        sha.update(data);   
  
        return sha.digest();   
  
    }   
  
    /**  
     * 初始化HMAC密钥  
     *   
     * @return  
     * @throws Exception  
     */  
    public static String initMacKey() throws Exception {   
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);   
  
        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();   
        return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());   
    }   
  
    /**  
     * HMAC加密  
     *   
     * @param data  
     * @param key  
     * @return  
     * @throws Exception  
     */  
    public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {   
  
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);   
        Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());   
        mac.init(secretKey);   
  
        return mac.doFinal(data);   
  
    }   
}  

import java.security.MessageDigest;

import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

/**
 * 基础加密组件
 * 
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class Coder {
	public static final String KEY_SHA = "SHA";
	public static final String KEY_MD5 = "MD5";

	/**
	 * MAC算法可选以下多种算法
	 * 
	 * <pre>
	 * HmacMD5 
	 * HmacSHA1 
	 * HmacSHA256 
	 * HmacSHA384 
	 * HmacSHA512
	 * </pre>
	 */
	public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";

	/**
	 * BASE64解密
	 * 
	 * @param key
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
		return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
	}

	/**
	 * BASE64加密
	 * 
	 * @param key
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
		return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
	}

	/**
	 * MD5加密
	 * 
	 * @param data
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {

		MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
		md5.update(data);

		return md5.digest();

	}

	/**
	 * SHA加密
	 * 
	 * @param data
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {

		MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
		sha.update(data);

		return sha.digest();

	}

	/**
	 * 初始化HMAC密钥
	 * 
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static String initMacKey() throws Exception {
		KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);

		SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
		return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
	}

	/**
	 * HMAC加密
	 * 
	 * @param data
	 * @param key
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {

		SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);
		Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
		mac.init(secretKey);

		return mac.doFinal(data);

	}
}


再给出一个测试类： 
Java代码 
import static org.junit.Assert.*;   
  
import org.junit.Test;   
  
/**  
 *   
 * @author 梁栋  
 * @version 1.0  
 * @since 1.0  
 */  
public class CoderTest {   
  
    @Test  
    public void test() throws Exception {   
        String inputStr = "简单加密";   
        System.err.println("原文:\n" + inputStr);   
  
        byte[] inputData = inputStr.getBytes();   
        String code = Coder.encryptBASE64(inputData);   
  
        System.err.println("BASE64加密后:\n" + code);   
  
        byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);   
  
        String outputStr = new String(output);   
  
        System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr);   
  
        // 验证BASE64加密解密一致性   
        assertEquals(inputStr, outputStr);   
  
        // 验证MD5对于同一内容加密是否一致   
        assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder   
                .encryptMD5(inputData));   
  
        // 验证SHA对于同一内容加密是否一致   
        assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder   
                .encryptSHA(inputData));   
  
        String key = Coder.initMacKey();   
        System.err.println("Mac密钥:\n" + key);   
  
        // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致   
        assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC(   
                inputData, key));   
  
        BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));   
        System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16));   
  
        BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));   
        System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32));   
  
        BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));   
        System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16));   
    }   
}  

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Test;

/**
 * 
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class CoderTest {

	@Test
	public void test() throws Exception {
		String inputStr = "简单加密";
		System.err.println("原文:\n" + inputStr);

		byte[] inputData = inputStr.getBytes();
		String code = Coder.encryptBASE64(inputData);

		System.err.println("BASE64加密后:\n" + code);

		byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);

		String outputStr = new String(output);

		System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr);

		// 验证BASE64加密解密一致性
		assertEquals(inputStr, outputStr);

		// 验证MD5对于同一内容加密是否一致
		assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder
				.encryptMD5(inputData));

		// 验证SHA对于同一内容加密是否一致
		assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder
				.encryptSHA(inputData));

		String key = Coder.initMacKey();
		System.err.println("Mac密钥:\n" + key);

		// 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致
		assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC(
				inputData, key));

		BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));
		System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16));

		BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));
		System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32));

		BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));
		System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16));
	}
}


控制台输出： 
Console代码 
原文:   
简单加密   
BASE64加密后:   
566A5Y2V5Yqg5a+G   
  
BASE64解密后:   
简单加密   
Mac密钥:   
uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke   
pBIpkd7QHg==   
  
MD5:   
-550b4d90349ad4629462113e7934de56   
SHA:   
91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn   
HMAC:   
2287d192387e95694bdbba2fa941009a  

原文:
简单加密
BASE64加密后:
566A5Y2V5Yqg5a+G

BASE64解密后:
简单加密
Mac密钥:
uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke
pBIpkd7QHg==

MD5:
-550b4d90349ad4629462113e7934de56
SHA:
91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn
HMAC:
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。