单向密算法

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。(TheBase64Content-Transfer-Encodingisdesignedtorepresentarbitrarysequencesofoctetsinaformthatneednotbehumanlyreadable.)

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

*

*@paramkey

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]decryptBASE64(Stringkey)throwsException{

return(newBASE64Decoder()).decodeBuffer(key);

}

/**

*BASE64加密

*

*@paramkey

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticStringencryptBASE64(byte[]key)throwsException{

return(newBASE64Encoder()).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-digestalgorithm5(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

*

*@paramdata

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]encryptMD5(byte[]data)throwsException{

MessageDigestmd5=MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);

md5.update(data);

returnmd5.digest();

}

/**

*MD5加密

*

*@paramdata

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]encryptMD5(byte[]data)throwsException{

MessageDigestmd5=MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);

md5.update(data);

returnmd5.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(SecureHashAlgorithm,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

*

*@paramdata

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]encryptSHA(byte[]data)throwsException{

MessageDigestsha=MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);

sha.update(data);

returnsha.digest();

}

}

HMAC

HMAC(HashMessageAuthenticationCode,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

*@throwsException

*/

publicstaticStringinitMacKey()throwsException{

KeyGeneratorkeyGenerator=KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);

SecretKeysecretKey=keyGenerator.generateKey();

returnencryptBASE64(secretKey.getEncoded());

}

/**

*HMAC加密

*

*@paramdata

*@paramkey

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]encryptHMAC(byte[]data,Stringkey)throwsException{

SecretKeysecretKey=newSecretKeySpec(decryptBASE64(key),KEY_MAC);

Macmac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());

mac.init(secretKey);

returnmac.doFinal(data);

}

给出一个完整类,如下:

Java代码

importjava.security.MessageDigest;

importjavax.crypto.KeyGenerator;

importjavax.crypto.Mac;

importjavax.crypto.SecretKey;

importsun.misc.BASE64Decoder;

importsun.misc.BASE64Encoder;

/**

*基础加密组件

*

*@author梁栋

*@version1.0

*@since1.0

*/

publicabstractclassCoder{

publicstaticfinalStringKEY_SHA="SHA";

publicstaticfinalStringKEY_MD5="MD5";

/**

*MAC算法可选以下多种算法

*

*<pre>

*HmacMD5

*HmacSHA1

*HmacSHA256

*HmacSHA384

*HmacSHA512

*</pre>

*/

publicstaticfinalStringKEY_MAC="HmacMD5";

/**

*BASE64解密

*

*@paramkey

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]decryptBASE64(Stringkey)throwsException{

return(newBASE64Decoder()).decodeBuffer(key);

}

/**

*BASE64加密

*

*@paramkey

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticStringencryptBASE64(byte[]key)throwsException{

return(newBASE64Encoder()).encodeBuffer(key);

}

/**

*MD5加密

*

*@paramdata

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]encryptMD5(byte[]data)throwsException{

MessageDigestmd5=MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);

md5.update(data);

returnmd5.digest();

}

/**

*SHA加密

*

*@paramdata

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]encryptSHA(byte[]data)throwsException{

MessageDigestsha=MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);

sha.update(data);

returnsha.digest();

}

/**

*初始化HMAC密钥

*

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticStringinitMacKey()throwsException{

KeyGeneratorkeyGenerator=KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);

SecretKeysecretKey=keyGenerator.generateKey();

returnencryptBASE64(secretKey.getEncoded());

}

/**

*HMAC加密

*

*@paramdata

*@paramkey

*@return

*@throwsException

*/

publicstaticbyte[]encryptHMAC(byte[]data,Stringkey)throwsException{

SecretKeysecretKey=newSecretKeySpec(decryptBASE64(key),KEY_MAC);

Macmac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());

mac.init(secretKey);

returnmac.doFinal(data);

}

}

再给出一个测试类:

Java代码

importstaticorg.junit.Assert.*;

importorg.junit.Test;

/**

*

*@author梁栋

*@version1.0

*@since1.0

*/

publicclassCoderTest{

@Test

publicvoidtest()throwsException{

StringinputStr="简单加密";

System.err.println("原文:\n"+inputStr);

byte[]inputData=inputStr.getBytes();

Stringcode=Coder.encryptBASE64(inputData);

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

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

StringoutputStr=newString(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));

Stringkey=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));

BigIntegermd5=newBigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));

System.err.println("MD5:\n"+md5.toString(16));

BigIntegersha=newBigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));

System.err.println("SHA:\n"+sha.toString(32));

BigIntegermac=newBigInteger(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

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。

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