Java实现消息摘要算法加密

在介绍消息摘要算法之前我们先看平时使用的maven下载页面的信息，如下所示：

上图中提示用户在自己构建maven的时候，为了防止下载文件被损坏，建议用户使用Apache提供的公共KEYS验证发布包的签名。

消息摘要算法

MD（Message Digest）

SHA（Secure Hash Algorithm）

MAC（Message Authentication Code）

消息摘要算法主要是为了验证数据的完整性，是数字签名的核心算法。由此可见maven的摘要算法采用的是SHA512。

消息摘要算法--MD

MD家族算法是128位摘要信息，分为MD2、MD4、MD5，MD类算法是一个单向的过程。如下表格所示各类算法实现方：

算法	摘要长度	实现方
MD2	128	JDK
MD4	128	Bouncy Castle
MD5	128	JDK

MD类算法应用实现

MD5实现：

package com.bity.md;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import org.bouncycastle.crypto.Digest;
import org.bouncycastle.crypto.digests.MD4Digest;

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import static java.lang.System.*;

/**
 * <p>Title: MdSecurity</p >
 * <p>Description: MD类算法实现 </p >
 * <p>Company: http://www.agree.com</p >
 * <p>Project: security</p >
 *
 * @author <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
 * @version 1.0
 * @date 2022-04-24 21:11
 */
public class MdSecurity {
    
    private static final String SRC = "I'm MD Family";
    
    public static void main(String[] args) {
        md5Jdk();
        md2Jdk();
        bcMd4();
    }
    
    /**
     * JDK-MD5算法实现
     *
     * @author: <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
     * @date: 2022-04-25 21:50
     */
    private static void md5Jdk() {
        try {
            MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
            
            byte[] md5Bytes = messageDigest.digest(SRC.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            
            out.println("message digest is : " + Hex.encodeHexString(md5Bytes));
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

MD2实现：

/**
     * JDK-MD2算法实现
     *
     * @author: <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
     * @date: 2022-04-25 21:50
     */
    private static void md2Jdk() {
        try {
            MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD2");
            
            byte[] md2Bytes = messageDigest.digest(SRC.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            
            out.println("message digest is : " + Hex.encodeHexString(md2Bytes));
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

MD4实现：

/**
     * Bouncy-Castle-MD4算法实现
     *
     * @author: <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
     * @date: 2022-04-25 21:50
     */
    private static void bcMd4() {
        Digest digest = new MD4Digest();
        digest.update(SRC.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), 0, SRC.getBytes().length);
        
        byte[] md4Bytes = new byte[digest.getDigestSize()];
        
        digest.doFinal(md4Bytes, 0);
    
        out.println("bc md4 digest is : " + org.bouncycastle.util.encoders.Hex.toHexString(md4Bytes));
    }

通过上面例子可以看出，JDK对于摘要算法的实现是通过MessageDigest 来处理的，对于第三方包提供的MD4算法，我们可以使用JDK提供的方式来处理，如下：

/**
     * 通过JDK提供的provider添加第三方加密算法
     * 
     * @author: <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
     * @date: 2022-04-25 21:59
     */
    private static void bcProviderMd4() {
        
        try {
            Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
            MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD4");
            
            byte[] md4Bytes = messageDigest.digest(SRC.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    
            out.println("bc md4 digest is : " + org.bouncycastle.util.encoders.Hex.toHexString(md4Bytes));
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

这里注意使用到了Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());，我们在平时开发中建议多使用这种编程思想，让我们的代码有更好的扩展性。

消息摘要算法--SHA

SHA是安全散列算法，是固定长度的摘要信息，SHA的发展是在MD系列之后，在很多场景下被认为是MD算法的继承者，SHA有着比较好的美国官方背景，是美国的国家安全局设计，被美国的国家标准研究院发布的一系列散列码函数（SHA-1，SHA-2（SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512））。SHA这种散列码是在MD4的基础上演进而来的，所以它也有着固定长度的摘要信息。如下表格所示各类算法实现方：

算法	摘要长度	实现方
SHA-1	160	JDK
SHA-224	224	Bouncy Castle
SHA-256	256	JDK
SHA-384	384	JDK
SHA-512	512	JDK

SHA类算法应用实现

SHA-1实现：

package com.bity.sha;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import static java.lang.System.*;

/**
 * <p>Title: ShaSecurity</p >
 * <p>Description: SHA类算法实现 </p >
 * <p>Company: http://www.agree.com</p >
 * <p>Project: security</p >
 *
 * @author <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
 * @version 1.0
 * @date 2022-04-24 21:37
 */
public class ShaSecurity {
    
    private static String src = "I'm WINQI";
    
    public static void main(String[] args) {
        jdkSha1();
    }
    
    /**
     * JDK-SHA1算法实现
     * 
     * @author: <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
     * @date: 2022-04-25 22:13
     */
    private static void jdkSha1() {
        
        try {
            MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA");
            messageDigest.update(src.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            out.println("jdk sha-1 is : " + Hex.encodeHexString(messageDigest.digest()));
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
    }
}

对于其他几类算法的实现，在创建消息摘要对象的时候通过MessageDigest.getInstance("SHA")指定对应的算法即可。

消息摘要算法--MAC

通常我们把MAC称为HMAC（Keyed-Hash Message Authentication code）含有密钥散列函数算法。融合了MD、SHA。

HMAC-MD系列有：HmacMD2、HmacMD4、HmacMD5。

HMAC-SHA系列有：HmacSHA1、HmacSHA224、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512。

这类算法我们常见的应用比如SecureCRT等。如下表格所示各类算法实现方：

算法	摘要长度	实现方
HmacMD2	128	Bouncy Castle
HmacMD4	128	Bouncy Castle
HmacMD5	128	JDK
HmacSHA1	160	JDK
HmacSHA224	224	Bouncy Castle
HmacSHA256	256	JDK
HmacSHA384	384	JDK
HmacSHA512	512	JDK

HmacMD5实现：

package com.bity.hmac;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;

import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import static java.lang.System.*;

/**
 * <p>Title: Hmac</p >
 * <p>Description: Hmac实现 </p >
 * <p>Company: http://www.agree.com</p >
 * <p>Project: security</p >
 *
 * @author <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
 * @version 1.0
 * @date 2022-04-25 22:23
 */
public class Hmac {
    
    private static final String SRC = "I'm HMAC Family";
    
    public static void main(String[] args) {
        jdkHmacMd5();
    }
    
    /**
     * JDK-HmacMD5实现
     *
     * @author: <a href="mailto:[email protected]">WEIQI</a>
     * @date: 2022-04-25 22:33
     */
    private static void jdkHmacMd5() {
        
        try {
            // 初始化 KeyGenerator
            KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
            // 产生秘钥
            SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
            // 获得秘钥
            byte[] keys = secretKey.getEncoded();
            
            // 还原秘钥
            SecretKey restoreKey = new SecretKeySpec(keys, "HmacMD5");
            // 实例化MAC
            Mac mac = Mac.getInstance(restoreKey.getAlgorithm());
            // 初始化Mac
            mac.init(restoreKey);
            
            //执行摘要
            byte[] hmacMd5Bytes = mac.doFinal(SRC.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            
            out.println("hmac md5 digest is : " + Hex.encodeHexString(hmacMDdBytes));
        } catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

对于其他几种算法的实现和上面雷同，这里不做更多的编码实现。MAC消息摘要算法的消息传递时序如下所示：

以上内容就是Java中对于消息摘要算法的原理介绍及代码实现。

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