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Java加密技術（一）——加密介紹

本文轉載自   查看原文   2014-01-16 10:34   8706    加密與解密

 from://http://blog.csdn.net/janronehoo/article/details/7590772

 

如基本的單向加密算法： 

  • BASE64 嚴格地說，屬於編碼格式，而非加密算法
  • MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法)
  • SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)
  • HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鑒別碼)


    復雜的對稱加密（DES、PBE）、非對稱加密算法： 

  • DES(Data Encryption Standard，數據加密算法)
  • PBE(Password-based encryption，基於密碼驗證)
  • RSA(算法的名字以發明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)
  • DH(Diffie-Hellman算法，密鑰一致協議)
  • DSA(Digital Signature Algorithm，數字簽名)
  • ECC(Elliptic Curves Cryptography，橢圓曲線密碼編碼學)



    本篇內容簡要介紹BASE64、MD5、SHA、HMAC幾種方法。 
    MD5、SHA、HMAC這三種加密算法，可謂是非可逆加密，就是不可解密的加密方法。我們通常只把他們作為加密的基礎。單純的以上三種的加密並不可靠。 

BASE64 
按照RFC2045的定義，Base64被定義為：Base64內容傳送編碼被設計用來把任意序列的8位字節描述為一種不易被人直接識別的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.） 
常見於郵件、http加密，截取http信息，你就會發現登錄操作的用戶名、密碼字段通過BASE64加密的。 

 

通過java代碼實現如下： 

Java代碼   收藏代碼
  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. /** 
  13.  * BASE64加密 
  14.  *  
  15.  * @param key 
  16.  * @return 
  17.  * @throws Exception 
  18.  */  
  19. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {  
  20.     return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);  
  21. }  


主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder兩個類，我們只需要知道使用對應的方法即可。另，BASE加密后產生的字節位數是8的倍數，如果不夠位數以=符號填充。 

MD5 
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）縮寫，廣泛用於加密和解密技術，常用於文件校驗。校驗？不管文件多大，經過MD5后都能生成唯一的MD5值。好比現在的ISO校驗，都是MD5校驗。怎么用？當然是把ISO經過MD5后產生MD5的值。一般下載linux-ISO的朋友都見過下載鏈接旁邊放着MD5的串。就是用來驗證文件是否一致的。 

 

通過java代碼實現如下： 

Java代碼   收藏代碼
  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.   
  10.     MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
  11.     md5.update(data);  
  12.   
  13.     return md5.digest();  
  14.   
  15. }  



通常我們不直接使用上述MD5加密。通常將MD5產生的字節數組交給BASE64再加密一把，得到相應的字符串。 

SHA 
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），數字簽名等密碼學應用中重要的工具，被廣泛地應用於電子商務等信息安全領域。雖然，SHA與MD5通過碰撞法都被破解了， 但是SHA仍然是公認的安全加密算法，較之MD5更為安全。 

 

通過java代碼實現如下： 

Java代碼   收藏代碼
  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.   
  10.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
  11.         sha.update(data);  
  12.   
  13.         return sha.digest();  
  14.   
  15.     }  
  16. }  



HMAC 
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鑒別碼，基於密鑰的Hash算法的認證協議。消息鑒別碼實現鑒別的原理是，用公開函數和密鑰產生一個固定長度的值作為認證標識，用這個標識鑒別消息的完整性。使用一個密鑰生成一個固定大小的小數據塊，即MAC，並將其加入到消息中，然后傳輸。接收方利用與發送方共享的密鑰進行鑒別認證等。 

 

通過java代碼實現如下： 

Java代碼   收藏代碼
  1. /** 
  2.  * 初始化HMAC密鑰 
  3.  *  
  4.  * @return 
  5.  * @throws Exception 
  6.  */  
  7. public static String initMacKey() throws Exception {  
  8.     KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);  
  9.   
  10.     SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();  
  11.     return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
  12. }  
  13.   
  14. /** 
  15.  * HMAC加密 
  16.  *  
  17.  * @param data 
  18.  * @param key 
  19.  * @return 
  20.  * @throws Exception 
  21.  */  
  22. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  
  23.   
  24.     SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
  25.     Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
  26.     mac.init(secretKey);  
  27.   
  28.     return mac.doFinal(data);  
  29.   
  30. }  



給出一個完整類，如下： 

Java代碼   收藏代碼
  1. import java.security.MessageDigest;  
  2.   
  3. import javax.crypto.KeyGenerator;  
  4. import javax.crypto.Mac;  
  5. import javax.crypto.SecretKey;  
  6.   
  7. import sun.misc.BASE64Decoder;  
  8. import sun.misc.BASE64Encoder;  
  9.   
  10. /** 
  11.  * 基礎加密組件 
  12.  *  
  13.  * @author 梁棟 
  14.  * @version 1.0 
  15.  * @since 1.0 
  16.  */  
  17. public abstract class Coder {  
  18.     public static final String KEY_SHA = "SHA";  
  19.     public static final String KEY_MD5 = "MD5";  
  20.   
  21.     /** 
  22.      * MAC算法可選以下多種算法 
  23.      *  
  24.      * <pre> 
  25.      * HmacMD5  
  26.      * HmacSHA1  
  27.      * HmacSHA256  
  28.      * HmacSHA384  
  29.      * HmacSHA512 
  30.      * </pre> 
  31.      */  
  32.     public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";  
  33.   
  34.     /** 
  35.      * BASE64解密 
  36.      *  
  37.      * @param key 
  38.      * @return 
  39.      * @throws Exception 
  40.      */  
  41.     public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {  
  42.         return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);  
  43.     }  
  44.   
  45.     /** 
  46.      * BASE64加密 
  47.      *  
  48.      * @param key 
  49.      * @return 
  50.      * @throws Exception 
  51.      */  
  52.     public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {  
  53.         return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);  
  54.     }  
  55.   
  56.     /** 
  57.      * MD5加密 
  58.      *  
  59.      * @param data 
  60.      * @return 
  61.      * @throws Exception 
  62.      */  
  63.     public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {  
  64.   
  65.         MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
  66.         md5.update(data);  
  67.   
  68.         return md5.digest();  
  69.   
  70.     }  
  71.   
  72.     /** 
  73.      * SHA加密 
  74.      *  
  75.      * @param data 
  76.      * @return 
  77.      * @throws Exception 
  78.      */  
  79.     public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {  
  80.   
  81.         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
  82.         sha.update(data);  
  83.   
  84.         return sha.digest();  
  85.   
  86.     }  
  87.   
  88.     /** 
  89.      * 初始化HMAC密鑰 
  90.      *  
  91.      * @return 
  92.      * @throws Exception 
  93.      */  
  94.     public static String initMacKey() throws Exception {  
  95.         KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);  
  96.   
  97.         SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();  
  98.         return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
  99.     }  
  100.   
  101.     /** 
  102.      * HMAC加密 
  103.      *  
  104.      * @param data 
  105.      * @param key 
  106.      * @return 
  107.      * @throws Exception 
  108.      */  
  109.     public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  
  110.   
  111.         SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
  112.         Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
  113.         mac.init(secretKey);  
  114.   
  115.         return mac.doFinal(data);  
  116.   
  117.     }  
  118. }  



再給出一個測試類： 

Java代碼   收藏代碼
  1. import static org.junit.Assert.*;  
  2.   
  3. import org.junit.Test;  
  4.   
  5. /** 
  6.  *  
  7.  * @author 梁棟 
  8.  * @version 1.0 
  9.  * @since 1.0 
  10.  */  
  11. public class CoderTest {  
  12.   
  13.     @Test  
  14.     public void test() throws Exception {  
  15.         String inputStr = "簡單加密";  
  16.         System.err.println("原文:\n" + inputStr);  
  17.   
  18.         byte[] inputData = inputStr.getBytes();  
  19.         String code = Coder.encryptBASE64(inputData);  
  20.   
  21.         System.err.println("BASE64加密后:\n" + code);  
  22.   
  23.         byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);  
  24.   
  25.         String outputStr = new String(output);  
  26.   
  27.         System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr);  
  28.   
  29.         // 驗證BASE64加密解密一致性  
  30.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
  31.   
  32.         // 驗證MD5對於同一內容加密是否一致  
  33.         assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder  
  34.                 .encryptMD5(inputData));  
  35.   
  36.         // 驗證SHA對於同一內容加密是否一致  
  37.         assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder  
  38.                 .encryptSHA(inputData));  
  39.   
  40.         String key = Coder.initMacKey();  
  41.         System.err.println("Mac密鑰:\n" + key);  
  42.   
  43.         // 驗證HMAC對於同一內容，同一密鑰加密是否一致  
  44.         assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC(  
  45.                 inputData, key));  
  46.   
  47.         BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));  
  48.         System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16));  
  49.   
  50.         BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));  
  51.         System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32));  
  52.   
  53.         BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));  
  54.         System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16));  
  55.     }  
  56. }  



控制台輸出： 

Console代碼   收藏代碼
  1. 原文:  
  2. 簡單加密  
  3. BASE64加密后:  
  4. 566A5Y2V5Yqg5a+G  
  5.   
  6. BASE64解密后:  
  7. 簡單加密  
  8. Mac密鑰:  
  9. uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke  
  10. pBIpkd7QHg==  
  11.   
  12. MD5:  
  13. -550b4d90349ad4629462113e7934de56  
  14. SHA:  
  15. 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn  
  16. HMAC:  
  17. 2287d192387e95694bdbba2fa941009a  



注意 
編譯時，可能會看到如下提示： 

引用

警告：sun.misc.BASE64Decoder 是 Sun 的專用 API，可能會在未來版本中刪除 

import sun.misc.BASE64Decoder; 
               ^ 
警告：sun.misc.BASE64Encoder 是 Sun 的專用 API，可能會在未來版本中刪除 

import sun.misc.BASE64Encoder; 
               ^ 



BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK實現類。雖然可以在JDK里能找到並使用，但是在API里查不到。JRE 中 sun 和 com.sun 開頭包的類都是未被文檔化的，他們屬於 java, javax 類庫的基礎，其中的實現大多數與底層平台有關，一般來說是不推薦使用的。 


    BASE64的加密解密是雙向的，可以求反解。 
    MD5、SHA以及HMAC是單向加密，任何數據加密后只會產生唯一的一個加密串，通常用來校驗數據在傳輸過程中是否被修改。其中HMAC算法有一個密鑰，增強了數據傳輸過程中的安全性，強化了算法外的不可控因素。 

    單向加密的用途主要是為了校驗數據在傳輸過程中是否被修改。 

 


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