java 加密

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：
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    /**
     * 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); 
    } 


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：
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    /**
     * 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(); 
     
    } 



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：
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        /**
         * 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(); 
     
        } 
    } 



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：
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    /**
     * 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); 
     
    } 



给出一个完整类，如下：
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    import java.security.MessageDigest; 
     
    import javax.crypto.KeyGenerator; 
    import javax.crypto.Mac; 
    import javax.crypto.SecretKey; 
     
    import sun.misc.BASE64Decoder; 
    import sun.misc.BASE64Encoder; 
     
    /**
     * 基础加密组件
     * 
     * @author
     * @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); 
     
        } 
    } 



再给出一个测试类：
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    import static org.junit.Assert.*; 
     
    import org.junit.Test; 
     
    /**
     * 
     * @author
     * @version 1.0
     * @since 1.0
     */ 
    public class CoderTest { 
     
        @Test 
        public void test() throws Exception { 
            String inputStr = "简单加密"; 
            System.err.println("原文:\n" + inputStr); 
     
            byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
            String code = Coder.encryptBASE64(inputData); 
     
            System.err.println("BASE64加密后:\n" + code); 
     
            byte[] output = Coder.decryptBASE64(code); 
     
            String outputStr = new String(output); 
     
            System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr); 
     
            // 验证BASE64加密解密一致性 
            assertEquals(inputStr, outputStr); 
     
            // 验证MD5对于同一内容加密是否一致 
            assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder 
                    .encryptMD5(inputData)); 
     
            // 验证SHA对于同一内容加密是否一致 
            assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder 
                    .encryptSHA(inputData)); 
     
            String key = Coder.initMacKey(); 
            System.err.println("Mac密钥:\n" + key); 
     
            // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致 
            assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC( 
                    inputData, key)); 
     
            BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData)); 
            System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16)); 
     
            BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData)); 
            System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32)); 
     
            BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr)); 
            System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16)); 
        } 
    } 



控制台输出：
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    原文: 
    简单加密 
    BASE64加密后: 
    566A5Y2V5Yqg5a+G 
     
    BASE64解密后: 
    简单加密 
    Mac密钥: 
    uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke 
    pBIpkd7QHg== 
     
    MD5: 
    -550b4d90349ad4629462113e7934de56 
    SHA: 
    91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn 
    HMAC: 
    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。