19、java加密技术（一）-BASE64与单向加密算法MD5&SHA&MAC

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基本的单向加密算法：
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)

    复杂的对称加密（DES、PBE）、非对称加密算法：
DES(Data Encryption Standard，数据加密算法)
PBE(Password-based encryption，基于密码验证)
RSA(算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)
DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议)
DSA(Digital Signature Algorithm，数字签名)
ECC(Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学)

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。

java代码实现：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。

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);  
	}  
}
			System.out.println(Base64.encryptBASE64("skx".getBytes()));
System.out.println(new String(Base64.decryptBASE64("c2t4")));

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。

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。

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。

package org.nick.encrypt;

import java.security.MessageDigest;  
import javax.crypto.KeyGenerator;  
import javax.crypto.Mac;  
import javax.crypto.SecretKey;  
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import Decoder.BASE64Decoder;
import Decoder.BASE64Encoder; 
/** 
 * 基础加密组件 
 *  
 * @version 1.0 
 * @since 1.0 
 */  
public abstract class Coder {  
    public static final String KEY_SHA = "SHA";  
    public static final String KEY_MD5 = "MD5";  
  
    /** 
     * MAC算法可选以下多种算法 
     *  
     * <pre> 
     * HmacMD5  
     * HmacSHA1  
     * HmacSHA256  
     * HmacSHA384  
     * HmacSHA512 
     * </pre> 
     */  
    public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";  
  
    /** 
     * 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);  
    }  
  
    /** 
     * MD5加密 
     *  
     * @param data 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {  
  
        MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
        md5.update(data);  
  
        return md5.digest();  
  
    }  
  
    /** 
     * SHA加密 
     *  
     * @param data 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {  
  
        MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
        sha.update(data);  
  
        return sha.digest();  
  
    }  
  
    /** 
     * 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 encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
    }  
  
    /** 
     * HMAC加密 
     *  
     * @param data 
     * @param key 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  
  
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
        Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
        mac.init(secretKey);  
  
        return mac.doFinal(data);  
  
    }  
}  

import java.math.BigInteger;
import org.nick.encrypt.Coder;
public class Test
{
    public static void main(String[] str) throws Exception {  
        String inputStr = "简单加密";  
        System.err.println("原文:" + inputStr);  
        byte[] inputData = inputStr.getBytes();  
        String code = Coder.encryptBASE64(inputData);  
        System.err.print("BASE64加密后:" + code);  
        byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);  
        String outputStr = new String(output);  
        System.err.println("BASE64解密后:" + outputStr+"\n");  
        String key = Coder.initMacKey();  
        System.err.print("Mac密钥:" + key);  
        BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));  
        System.err.println("HMAC:" + mac.toString(16)+"\n");
        
        BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));
        System.err.println("MD5:" + md5.toString(16));  
  
        BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));  
        System.err.println("SHA:" + sha.toString(32));  
    }  
}

原文:简单加密
BASE64加密后:vPK1pbzTw9w=
BASE64解密后:简单加密

Mac密钥:cXU5WE7hjYcdfthgA+GCGnjGy25fu4EnfN7t4V+h/U1HjhATARdFxmzFrPD6wdihfIlTzMAKsI9M
R0OdfI6OxQ==
HMAC:358250966fbd6166b94b384105f6894b

MD5:-12d1456f5d947be6eac80fc07900be99
SHA:-bbbd559051qu2b5pl635l3jj8jrvodsn

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。