单向加密算法

原创作者: snowolf

本篇内容简要介绍BASE64、MD5、SHA、HMAC几种加密算法。

BASE64编码算法不算是真正的加密算法。

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，我们称之为单向加密算法。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。（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。

通过java代码实现如下：

Java代码

1. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
2. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
3. }
4. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
5. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
6. }

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-digest algorithm 5 （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

1. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {
2. MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
3. md5.update(data);
4. return md5.digest();
5. }

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(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。

通过java代码实现如下：

Java代码

1. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {
2. MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
3. sha.update(data);
4. return sha.digest();
5. }
6. }

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。

通过java代码实现如下：

Java代码

1. public static String initMacKey() throws Exception {
2. KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);
3. SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
4. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
5. }
6. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {
7. SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);
8. Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
9. mac.init(secretKey);
10. return mac.doFinal(data);
11. }

给出一个完整类，如下：

Java代码

1. import java.security.MessageDigest;
2. import javax.crypto.KeyGenerator;
3. import javax.crypto.Mac;
4. import javax.crypto.SecretKey;
5. import sun.misc.BASE64Decoder;
6. import sun.misc.BASE64Encoder;
7. public abstract class Coder {
8. public static final String KEY_SHA = "SHA";
9. public static final String KEY_MD5 = "MD5";
10. /**
11. * MAC算法可选以下多种算法
12. *
13. *
14. * HmacMD5
15. * HmacSHA1
16. * HmacSHA256
17. * HmacSHA384
18. * HmacSHA512
19. *
20. */
21. public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";
22. public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
23. return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
24. }
25. public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
26. return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
27. }
28. public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {
29. MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
30. md5.update(data);
31. return md5.digest();
32. }
33. public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {
34. MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
35. sha.update(data);
36. return sha.digest();
37. }
38. public static String initMacKey() throws Exception {
39. KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);
40. SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
41. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
42. }
43. public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {
44. SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);
45. Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
46. mac.init(secretKey);
47. return mac.doFinal(data);
48. }
49. }

再给出一个测试类：

Java代码

1. import static org.junit.Assert.*;
2. import org.junit.Test;
3. public class CoderTest {
4. @Test
5. public void test() throws Exception {
6. String inputStr = "简单加密";
7. System.err.println("原文:\n" + inputStr);
8. byte[] inputData = inputStr.getBytes();
9. String code = Coder.encryptBASE64(inputData);
10. System.err.println("BASE64加密后:\n" + code);
11. byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);
12. String outputStr = new String(output);
13. System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr);
14. // 验证BASE64加密解密一致性
15. assertEquals(inputStr, outputStr);
16. // 验证MD5对于同一内容加密是否一致
17. assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder
18. .encryptMD5(inputData));
19. // 验证SHA对于同一内容加密是否一致
20. assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder
21. .encryptSHA(inputData));
22. String key = Coder.initMacKey();
23. System.err.println("Mac密钥:\n" + key);
24. // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致
25. assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC(
26. inputData, key));
27. BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));
28. System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16));
29. BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));
30. System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32));
31. BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));
32. System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16));
33. }
34. }

控制台输出：

Console代码

1. 原文:
2. 简单加密
3. BASE64加密后:
4. 566A5Y2V5Yqg5a+G
5. BASE64解密后:
6. 简单加密
7. Mac密钥:
8. uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke
9. pBIpkd7QHg==
10. MD5:
11. -550b4d90349ad4629462113e7934de56
12. SHA:
13. 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn
14. HMAC:
15. 2287d192387e95694bdbba2fa941009a

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。