Java加密技术（一）——BASE64与单向加密算法MD5&SHA&MAC
ohhmygod 2013-11-07
Javabase64macmd5sha
加密解密，曾经是我一个毕业设计的重要组件。在工作了多年以后回想当时那个加密、解密算法，实在是太单纯了。
言归正传，这里我们主要描述Java已经实现的一些加密解密算法，最后介绍数字证书。
如基本的单向加密算法：
BASE64严格地说，属于编码格式，而非加密算法
MD5(MessageDigestalgorithm5，信息摘要算法)
SHA(SecureHashAlgorithm，安全散列算法)
HMAC(HashMessageAuthenticationCode，散列消息鉴别码)
复杂的对称加密（DES、PBE）、非对称加密算法：
DES(DataEncryptionStandard，数据加密算法)
PBE(Password-basedencryption，基于密码验证)
RSA(算法的名字以发明者的名字命名：RonRivest,AdiShamir和LeonardAdleman)
DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议)
DSA(DigitalSignatureAlgorithm，数字签名)
ECC(EllipticCurvesCryptography，椭圆曲线密码编码学)
本篇内容简要介绍BASE64、MD5、SHA、HMAC几种方法。
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代码收藏代码
/**
*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代码收藏代码
/**
*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代码收藏代码
/**
*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代码收藏代码
/**
*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代码收藏代码
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代码收藏代码
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代码收藏代码
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
注意
编译时，可能会看到如下提示：
引用
警告：sun.misc.BASE64Decoder是Sun的专用API，可能会在未来版本中删除
importsun.misc.BASE64Decoder;
^
警告：sun.misc.BASE64Encoder是Sun的专用API，可能会在未来版本中删除
importsun.misc.BASE64Encoder;
^
BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK实现类。虽然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。JRE中sun和com.sun开头包的类都是未被文档化的，他们属于java,javax类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，一般来说是不推荐使用的。
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。
