Java 详解单向加密--MD5、SHA和HMAC及简单实现实例

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：IT

Java 详解单向加密--MD5、SHA和HMAC及简单实现实例

概要：

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。

MD5

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于确保信息传输完整一致。MD5是输入不定长度信息，输出固定长度128-bits的算法。

MD5算法具有以下特点：

1、压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。

2、容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。

3、抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。

4、强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。

MD5还广泛用于操作系统的登陆认证上，如Unix、各类BSD系统登录密码、数字签名等诸多方面。如在Unix系统中用户的密码是以MD5（或其它类似的算法）经Hash运算后存储在文件系统中。当用户登录的时候，系统把用户输入的密码进行MD5 Hash运算，然后再去和保存在文件系统中的MD5值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码的情况下就可以确定用户登录系统的合法性。这可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道。MD5将任意长度的“字节串”映射为一个128bit的大整数，并且通过该128bit反推原始字符串是非常困难的。

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。

SHA所定义的长度

下表中的中继散列值（internal state）表示对每个数据区块压缩散列过后的中继值（internal hash sum）。

算法输出散列值长度（bits）中继散列值长度（bits）数据区块长度（bits）最大输入消息长度（bits）一个Word长度（bits）循环次数使用到的运算符碰撞攻击
SHA-0160160512264 − 13280+,and,or,xor,rotl是
SHA-1160160512264 − 13280+,and,or,xor,rotl存在263的攻击
SHA-256/224256/224256512264 − 13264+,and,or,xor,shr,rotr尚未出现
SHA-512/384512/38451210242128 − 16480+,and,or,xor,shr,rotr尚未出现

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。

Java示例

package com.zzj.encryption; 
import java.security.MessageDigest; 
import javax.crypto.Mac; 
import javax.crypto.SecretKey; 
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; 
import org.apache.commons.codec.binary.Base64; 
/** 
 * 单向加密（非可逆加密） 
 * @author lenovo 
 * 
 */ 
public class OneWayEncryption { 
  static final String ALGORITHM_MD5 = "MD5"; 
  static final String ALGORITHM_SHA = "SHA"; 
  /** 
   * MAC算法可选以下多种算法 
   * <pre> 
   * HmacMD5 
   * HmacSHA1 
   * HmacSHA256 
   * HmacSHA384 
   * HmacSHA512 
   * </pre> 
   */ 
  static final String ALGORITHM_MAC = "HmacMD5"; 
  /** 密钥 **/ 
  static final String MAC_KEY = "abcdef"; 
  public static void main(String[] args) throws Exception { 
    String source = "我是程序猿！我很骄傲！"; 
    // MD5加密 
    printBase64(encryptionMD5(source)); 
    // SHA加密 
    printBase64(encryptionSHA(source)); 
    // HMAC加密 
    printBase64(encryptionHMAC(source)); 
  } 
  static void printBase64(byte[] out) throws Exception { 
    System.out.println(encodeBase64(out)); 
  } 
  /** 
   * MD5加密 
   * @param source 
   * @return 
   * @throws Exception 
   */ 
  static byte[] encryptionMD5(String source) throws Exception { 
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(ALGORITHM_MD5); 
    md.update(source.getBytes("UTF-8")); 
    return md.digest(); 
  } 
  /** 
   * SHA加密 
   * @param source 
   * @return 
   * @throws Exception 
   */ 
  static byte[] encryptionSHA(String source) throws Exception { 
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(ALGORITHM_SHA); 
    md.update(source.getBytes("UTF-8")); 
    return md.digest(); 
  } 
  /** 
   * HMAC加密 
   * @return 
   * @throws Exception 
   */ 
  static byte[] encryptionHMAC(String source) throws Exception { 
    SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(MAC_KEY.getBytes("UTF-8"), ALGORITHM_MAC); 
    Mac mac = Mac.getInstance(ALGORITHM_MAC); 
    mac.init(secretKey); 
    mac.update(source.getBytes("UTF-8")); 
    return mac.doFinal(); 
  } 
  /** 
   * base64编码 
   * @param source 
   * @return 
   * @throws Exception 
   */ 
  static String encodeBase64(byte[] source) throws Exception{ 
    return new String(Base64.encodeBase64(source), "UTF-8"); 
  } 
}

结果：

1cNbZhnhFsFV3BFPLA71wA== 
kl5KI61Xq44E/SzSPa2sUntMAEc= 
JF2v/u9td5l8yGAImNvTZw==

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