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Java中4大基本加密算法解析

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简单的java加密算法有:

BASE64 严格地说,属于编码格式,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,散列消息鉴别码)

1.BASE64

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一,大家可以查看RFC2045~RFC2049,上面有MIME的详细规范。Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如,在Java Persistence系统Hibernate中,就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符(一般为128-bit的UUID)编码为一个字符串,用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中,也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL(包括隐藏表单域)中的形式。此时,采用Base64编码具有不可读性,即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。(来源百度百科)

java实现代码:

package com.cn.单向加密;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
/*
BASE64的加密解密是双向的,可以求反解.
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 严格地说,属于编码格式,而非加密算法 
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。 
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。
*/

public class BASE64 {
    /**  
     * 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);   
    }  

    public static void main(String[] args) {

     String  str="12345678";

        try {
        String  result1= BASE64.encryptBASE64(str.getBytes());
         System.out.println("result1=====加密数据=========="+result1);

         byte  result2[]= BASE64.decryptBASE64(result1);
         String  str2=new String(result2);
         System.out.println("str2========解密数据========"+str2);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }

    }

}

2.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。是计算机广泛使用的杂凑算法之一(又译摘要算法、哈希算法),主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据(如汉字)运算为另一固定长度值,是杂凑算法的基础原理,MD5的前身有MD2、MD3和MD4。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。

java实现:

package com.cn.单向加密;

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
/*
MD5(Message Digest algorithm 5,信息摘要算法) 
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
Digest:汇编
*/
public class MD5 {
    public static final String KEY_MD5 = "MD5";   

    public static  String  getResult(String inputStr)
    {
        System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
        BigInteger bigInteger=null;

        try {
         MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);   
         byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
         md.update(inputData);   
         bigInteger = new BigInteger(md.digest());   
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
        System.out.println("MD5加密后:" + bigInteger.toString(16));   
        return bigInteger.toString(16);
    }

    public static void main(String args[])
    {
        try {
             String inputStr = "简单加密8888888888888888888";   
             getResult(inputStr);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

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、弱抗碰撞: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。
5、强抗碰撞:想找到两个不同的数据,使它们具有相同的MD5值,是非常困难的。
MD5的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被”压缩”成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串)。除了MD5以外,其中比较有名的还有sha-1、RIPEMD以及Haval等。

3.SHA

安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)主要适用于数字签名标准(Digital Signature Standard DSS)里面定义的数字签名算法(Digital Signature Algorithm DSA)。对于长度小于2^64位的消息,SHA1会产生一个160位的消息摘要。该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善,并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文,然后以一种不可逆的方式将它转换成一段(通常更小)密文,也可以简单的理解为取一串输入码(称为预映射或信息),并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值(也称为信息摘要或信息认证代码)的过程。散列函数值可以说是对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。

java实现:

package com.cn.单向加密;

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;

/*
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*/
public class SHA {
     public static final String KEY_SHA = "SHA";   

    public static  String  getResult(String inputStr)
    {
        BigInteger sha =null;
        System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
        byte[] inputData = inputStr.getBytes();   
        try {
             MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
             messageDigest.update(inputData);
             sha = new BigInteger(messageDigest.digest());   
             System.out.println("SHA加密后:" + sha.toString(32));   
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
        return sha.toString(32);
    }

    public static void main(String args[])
    {
        try {
             String inputStr = "简单加密";   
             getResult(inputStr);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

SHA-1与MD5的比较

因为二者均由MD4导出,SHA-1和MD5彼此很相似。相应的,他们的强度和其他特性也是相似,但还有以下几点不同:
l 对强行攻击的安全性:最显著和最重要的区别是SHA-1摘要比MD5摘要长32 位。使用强行技术,产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD5是2^128数量级的操作,而对SHA-1则是2^160数量级的操作。这样,SHA-1对强行攻击有更大的强度。
l 对密码分析的安全性:由于MD5的设计,易受密码分析的攻击,SHA-1显得不易受这样的攻击。
l 速度:在相同的硬件上,SHA-1的运行速度比MD5慢。

4.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实现代码:

package com.cn.单向加密;
/*
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。*/
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import com.cn.comm.Tools;

/**  
 * 基础加密组件  
 */  
public abstract class HMAC {   
    public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";   

    /**  
     * 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 BASE64.encryptBASE64(secretKey.getEncoded());   
    }   

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

        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(BASE64.decryptBASE64(key), KEY_MAC);   
        Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());   
        mac.init(secretKey);   
        return new String(mac.doFinal(data));   

    }   

    public static  String  getResult1(String inputStr)
    {
        String path=Tools.getClassPath();
        String fileSource=path+"/file/HMAC_key.txt";
        System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
        String  result=null;
        try {
            byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
            String key = HMAC.initMacKey(); /*产生密钥*/  
            System.out.println("Mac密钥:===" + key);  
            /*将密钥写文件*/
            Tools.WriteMyFile(fileSource,key);
            result= HMAC.encryptHMAC(inputData, key);
            System.out.println("HMAC加密后:===" + result); 
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}  
       return result.toString();
    }

    public static  String  getResult2(String inputStr)
    {
        System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
         String path=Tools.getClassPath();
         String fileSource=path+"/file/HMAC_key.txt";
         String key=null;;
        try {
             /*将密钥从文件中读取*/
             key=Tools.ReadMyFile(fileSource);
             System.out.println("getResult2密钥:===" + key);  
        } catch (Exception e1) {
            e1.printStackTrace();}
        String  result=null;
        try {
            byte[] inputData = inputStr.getBytes();  
            /*对数据进行加密*/
            result= HMAC.encryptHMAC(inputData, key);
            System.out.println("HMAC加密后:===" + result); 
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}  
       return result.toString();
    }

    public static void main(String args[])
    {
        try {
             String inputStr = "简单加密"; 
             /*使用同一密钥:对数据进行加密:查看两次加密的结果是否一样*/
             getResult1(inputStr); 
             getResult2(inputStr);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

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学习过程中遇到什么问题或者想获取学习资源的话,欢迎加入Java学习交流群,群号码:492139965 我们一起学Java!

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