BASE6四、MD五、SHA、HMAC幾種加密算法

本篇內容簡要介紹BASE6四、MD五、SHA、HMAC幾種加密算法。
    BASE64編碼算法不算是真正的加密算法。
    MD五、SHA、HMAC這三種加密算法，可謂是非可逆加密，就是不可解密的加密方法，咱們稱之爲單向加密算法。咱們一般只把他們做爲加密的基礎。單純的以上三種的加密並不可靠。 

BASE64 
按照RFC2045的定義，Base64被定義爲：Base64內容傳送編碼被設計用來把任意序列的8位字節描述爲一種不易被人直接識別的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.） 
常見於郵件、http加密，截取http信息，你就會發現登陸操做的用戶名、密碼字段經過BASE64加密的。 

如基本的單向加密算法： 

• BASE64 嚴格地說，屬於編碼格式，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，散列消息鑑別碼)

    複雜的對稱加密（DES、PBE）、非對稱加密算法： 

• DES(Data Encryption Standard，數據加密算法)

• PBE(Password-based encryption，基於密碼驗證)

• RSA(算法的名字以發明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)

• DH(Diffie-Hellman算法，密鑰一致協議)

• DSA(Digital Signature Algorithm，數字簽名)

• ECC(Elliptic Curves Cryptography，橢圓曲線密碼編碼學)

    本篇內容簡要介紹BASE6四、MD五、SHA、HMAC、DES、PBE、RSA幾種方法。 

    MD五、SHA、HMAC這三種加密算法，可謂是非可逆加密，就是不可解密的加密方法。咱們一般只把他們做爲加密的基礎。單純的以上三種的加密並不可靠。

經過java代碼實現以下：

/**
 * 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兩個類，咱們只須要知道使用對應的方法便可。另，BASE加密後產生的字節位數是8的倍數，若是不夠位數以=符號填充。

MD5
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）縮寫，普遍用於加密和解密技術，經常使用於文件校驗。校驗？無論文件多大，通過MD5後都能生成惟一的MD5值。比如如今的ISO校驗，都是MD5校驗。怎麼用？固然是把ISO通過MD5後產生MD5的值。通常下載linux-ISO的朋友都見過下載連接旁邊放着MD5的串。就是用來驗證文件是否一致的。



經過java代碼實現以下：

/**
 * 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();

}

一般咱們不直接使用上述MD5加密。一般將MD5產生的字節數組交給BASE64再加密一把，獲得相應的字符串。

SHA
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），數字簽名等密碼學應用中重要的工具，被普遍地應用於電子商務等信息安全領域。雖然，SHA與MD5經過碰撞法都被破解了， 可是SHA仍然是公認的安全加密算法，較之MD5更爲安全。



經過java代碼實現以下：

    /**
     * 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，散列消息鑑別碼，基於密鑰的Hash算法的認證協議。消息鑑別碼實現鑑別的原理是，用公開函數和密鑰產生一個固定長度的值做爲認證標識，用這個標識鑑別消息的完整性。使用一個密鑰生成一個固定大小的小數據塊，即MAC，並將其加入到消息中，而後傳輸。接收方利用與發送方共享的密鑰進行鑑別認證等。



經過java代碼實現以下：

/**
 * 初始化HMAC密鑰
 *
 * @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);

}

給出一個完整類，以下：

import java.security.MessageDigest;

import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

/**
 * 基礎加密組件
 *
 * @author 樑棟
 * @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算法可選如下多種算法
     *
     * <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密鑰
     *
     * @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);

    }
}

再給出一個測試類：

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Test;

/**
 *
 * @author 樑棟
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class CoderTest {

    @Test
    public void test() throws Exception {
        String inputStr = "簡單加密";
        System.err.println("原文:/n" + inputStr);

        byte[] inputData = inputStr.getBytes();
        String code = Coder.encryptBASE64(inputData);

        System.err.println("BASE64加密後:/n" + code);

        byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);

        String outputStr = new String(output);

        System.err.println("BASE64解密後:/n" + outputStr);

        // 驗證BASE64加密解密一致性
        assertEquals(inputStr, outputStr);

        // 驗證MD5對於同一內容加密是否一致
        assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder
                .encryptMD5(inputData));

        // 驗證SHA對於同一內容加密是否一致
        assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder
                .encryptSHA(inputData));

        String key = Coder.initMacKey();
        System.err.println("Mac密鑰:/n" + key);

        // 驗證HMAC對於同一內容，同一密鑰加密是否一致
        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));
    }
}

控制檯輸出：

原文:
簡單加密
BASE64加密後:
566A5Y2V5Yqg5a+G

BASE64解密後:
簡單加密
Mac密鑰:
uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke
pBIpkd7QHg==

MD5:
-550b4d90349ad4629462113e7934de56
SHA:
91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn
HMAC:
2287d192387e95694bdbba2fa941009a

    BASE64的加密解密是雙向的，能夠求反解。
    MD五、SHA以及HMAC是單向加密，任何數據加密後只會產生惟一的一個加密串，一般用來校驗數據在傳輸過程當中是否被修改。其中HMAC算法有一個密鑰，加強了數據傳輸過程當中的安全性，強化了算法外的不可控因素。    單向加密的用途主要是爲了校驗數據在傳輸過程當中是否被修改。