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Java 四種基本加密算法分析

 更新時(shí)間：2017年02月13日 15:04:05   作者：Java開(kāi)發(fā)-擱淺  
這篇文章主要介紹了Java 四種基本加密算法分析的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

Java 四種基本加密算法分析

簡(jiǎn)單的java加密算法有：

  1. BASE64 嚴(yán)格地說(shuō)，屬于編碼格式，而非加密算法
  2. MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法)
  3. SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)
  4. HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鑒別碼)

1. BASE64

Base64是網(wǎng)絡(luò)上最常見(jiàn)的用于傳輸8Bit字節(jié)代碼的編碼方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的詳細(xì)規(guī)范。Base64編碼可用于在HTTP環(huán)境下傳遞較長(zhǎng)的標(biāo)識(shí)信息。例如，在Java Persistence系統(tǒng)hibernate中，就采用了Base64來(lái)將一個(gè)較長(zhǎng)的唯一標(biāo)識(shí)符（一般為128-bit的UUID）編碼為一個(gè)字符串，用作HTTP表單和HTTP GET URL中的參數(shù)。在其他應(yīng)用程序中，也常常需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼為適合放在URL（包括隱藏表單域）中的形式。此時(shí)，采用Base64編碼具有不可讀性，即所編碼的數(shù)據(jù)不會(huì)被人用肉眼所直接看到。（來(lái)源百度百科）

java實(shí)現(xiàn)代碼：

package com.cn.單向加密;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
/*
BASE64的加密解密是雙向的，可以求反解.
BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK實(shí)現(xiàn)類。雖然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。
JRE 中 sun 和 com.sun 開(kāi)頭包的類都是未被文檔化的，他們屬于 java, javax 類庫(kù)的基礎(chǔ)，其中的實(shí)現(xiàn)大多數(shù)與底層平臺(tái)有關(guān)，
一般來(lái)說(shuō)是不推薦使用的。 
BASE64 嚴(yán)格地說(shuō)，屬于編碼格式，而非加密算法 
主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder兩個(gè)類，我們只需要知道使用對(duì)應(yīng)的方法即可。
另，BASE加密后產(chǎn)生的字節(jié)位數(shù)是8的倍數(shù)，如果不夠位數(shù)以=符號(hào)填充。 
BASE64 
按照RFC2045的定義，Base64被定義為：Base64內(nèi)容傳送編碼被設(shè)計(jì)用來(lái)把任意序列的8位字節(jié)描述為一種不易被人直接識(shí)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(jiàn)于郵件、http加密，截取http信息，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)登錄操作的用戶名、密碼字段通過(guò)BASE64加密的。
*/

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);  
  } 

  public static void main(String[] args) {

   String str="12345678";

    try {
    String result1= BASE64.encryptBASE64(str.getBytes());
     System.out.println("result1=====加密數(shù)據(jù)=========="+result1);

     byte result2[]= BASE64.decryptBASE64(result1);
     String str2=new String(result2);
     System.out.println("str2========解密數(shù)據(jù)========"+str2);
  } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
  }

  }

}

2. MD5

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于確保信息傳輸完整一致。是計(jì)算機(jī)廣泛使用的雜湊算法之一（又譯摘要算法、哈希算法），主流編程語(yǔ)言普遍已有MD5實(shí)現(xiàn)。將數(shù)據(jù)（如漢字）運(yùn)算為另一固定長(zhǎng)度值，是雜湊算法的基礎(chǔ)原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。廣泛用于加密和解密技術(shù)，常用于文件校驗(yàn)。校驗(yàn)？不管文件多大，經(jīng)過(guò)MD5后都能生成唯一的MD5值。好比現(xiàn)在的ISO校驗(yàn)，都是MD5校驗(yàn)。怎么用？當(dāng)然是把ISO經(jīng)過(guò)MD5后產(chǎn)生MD5的值。一般下載Linux-ISO的朋友都見(jiàn)過(guò)下載鏈接旁邊放著MD5的串。就是用來(lái)驗(yàn)證文件是否一致的。

java實(shí)現(xiàn)：

package com.cn.單向加密;

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
/*
MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法) 
通常我們不直接使用上述MD5加密。通常將MD5產(chǎn)生的字節(jié)數(shù)組交給BASE64再加密一把，得到相應(yīng)的字符串
Digest:匯編
*/
public class MD5 {
  public static final String KEY_MD5 = "MD5";  

  public static String getResult(String inputStr)
  {
    System.out.println("=======加密前的數(shù)據(jù):"+inputStr);
    BigInteger bigInteger=null;

    try {
     MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);  
     byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
     md.update(inputData);  
     bigInteger = new BigInteger(md.digest());  
    } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
    System.out.println("MD5加密后:" + bigInteger.toString(16));  
    return bigInteger.toString(16);
  }

  public static void main(String args[])
  {
    try {
       String inputStr = "簡(jiǎn)單加密8888888888888888888";  
       getResult(inputStr);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }

  }

}

MD5算法具有以下特點(diǎn)：

1、壓縮性：任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，算出的MD5值長(zhǎng)度都是固定的。
2、容易計(jì)算：從原數(shù)據(jù)計(jì)算出MD5值很容易。
3、抗修改性：對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行任何改動(dòng)，哪怕只修改1個(gè)字節(jié)，所得到的MD5值都有很大區(qū)別。
4、弱抗碰撞：已知原數(shù)據(jù)和其MD5值，想找到一個(gè)具有相同MD5值的數(shù)據(jù)（即偽造數(shù)據(jù)）是非常困難的。
5、強(qiáng)抗碰撞：想找到兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)，使它們具有相同的MD5值，是非常困難的。
MD5的作用是讓大容量信息在用數(shù)字簽名軟件簽署私人密鑰前被”壓縮”成一種保密的格式（就是把一個(gè)任意長(zhǎng)度的字節(jié)串變換成一定長(zhǎng)的十六進(jìn)制數(shù)字串）。除了MD5以外，其中比較有名的還有sha-1、RIPEMD以及Haval等。

3.SHA

安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）主要適用于數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)（Digital Signature Standard DSS）里面定義的數(shù)字簽名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。對(duì)于長(zhǎng)度小于2^64位的消息，SHA1會(huì)產(chǎn)生一個(gè)160位的消息摘要。該算法經(jīng)過(guò)加密專家多年來(lái)的發(fā)展和改進(jìn)已日益完善，并被廣泛使用。該算法的思想是接收一段明文，然后以一種不可逆的方式將它轉(zhuǎn)換成一段（通常更?。┟芪?，也可以簡(jiǎn)單的理解為取一串輸入碼（稱為預(yù)映射或信息），并把它們轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度較短、位數(shù)固定的輸出序列即散列值（也稱為信息摘要或信息認(rèn)證代碼）的過(guò)程。散列函數(shù)值可以說(shuō)是對(duì)明文的一種“指紋”或是“摘要”所以對(duì)散列值的數(shù)字簽名就可以視為對(duì)此明文的數(shù)字簽名。

java實(shí)現(xiàn)：

package com.cn.單向加密;

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;

/*
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），數(shù)字簽名等密碼學(xué)應(yīng)用中重要的工具，
被廣泛地應(yīng)用于電子商務(wù)等信息安全領(lǐng)域。雖然，SHA與MD5通過(guò)碰撞法都被破解了， 
但是SHA仍然是公認(rèn)的安全加密算法，較之MD5更為安全*/
public class SHA {
   public static final String KEY_SHA = "SHA";  

  public static String getResult(String inputStr)
  {
    BigInteger sha =null;
    System.out.println("=======加密前的數(shù)據(jù):"+inputStr);
    byte[] inputData = inputStr.getBytes();  
    try {
       MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA); 
       messageDigest.update(inputData);
       sha = new BigInteger(messageDigest.digest());  
       System.out.println("SHA加密后:" + sha.toString(32));  
    } catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
    return sha.toString(32);
  }

  public static void main(String args[])
  {
    try {
       String inputStr = "簡(jiǎn)單加密";  
       getResult(inputStr);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }

  }

}

SHA-1與MD5的比較

因?yàn)槎呔蒑D4導(dǎo)出，SHA-1和MD5彼此很相似。相應(yīng)的，他們的強(qiáng)度和其他特性也是相似，但還有以下幾點(diǎn)不同：
l 對(duì)強(qiáng)行攻擊的安全性：最顯著和最重要的區(qū)別是SHA-1摘要比MD5摘要長(zhǎng)32 位。使用強(qiáng)行技術(shù)，產(chǎn)生任何一個(gè)報(bào)文使其摘要等于給定報(bào)摘要的難度對(duì)MD5是2^128數(shù)量級(jí)的操作，而對(duì)SHA-1則是2^160數(shù)量級(jí)的操作。這樣，SHA-1對(duì)強(qiáng)行攻擊有更大的強(qiáng)度。

l 對(duì)密碼分析的安全性：由于MD5的設(shè)計(jì)，易受密碼分析的攻擊，SHA-1顯得不易受這樣的攻擊。
l 速度：在相同的硬件上，SHA-1的運(yùn)行速度比MD5慢。

4.HMAC

HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鑒別碼，基于密鑰的Hash算法的認(rèn)證協(xié)議。消息鑒別碼實(shí)現(xiàn)鑒別的原理是，用公開(kāi)函數(shù)和密鑰產(chǎn)生一個(gè)固定長(zhǎng)度的值作為認(rèn)證標(biāo)識(shí)，用這個(gè)標(biāo)識(shí)鑒別消息的完整性。使用一個(gè)密鑰生成一個(gè)固定大小的小數(shù)據(jù)塊，即MAC，并將其加入到消息中，然后傳輸。接收方利用與發(fā)送方共享的密鑰進(jìn)行鑒別認(rèn)證等。

java實(shí)現(xiàn)代碼：

package com.cn.單向加密;
/*
HMAC 
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鑒別碼，基于密鑰的Hash算法的認(rèn)證協(xié)議。
消息鑒別碼實(shí)現(xiàn)鑒別的原理是，用公開(kāi)函數(shù)和密鑰產(chǎn)生一個(gè)固定長(zhǎng)度的值作為認(rèn)證標(biāo)識(shí)，用這個(gè)標(biāo)識(shí)鑒別消息的完整性。
使用一個(gè)密鑰生成一個(gè)固定大小的小數(shù)據(jù)塊，
即MAC，并將其加入到消息中，然后傳輸。接收方利用與發(fā)送方共享的密鑰進(jìn)行鑒別認(rèn)證等。*/
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import com.cn.comm.Tools;

/** 
 * 基礎(chǔ)加密組件 
 */ 
public abstract class HMAC {  
  public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";  

  /** 
   * 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 BASE64.encryptBASE64(secretKey.getEncoded());  
  }  

  /** 
   * HMAC加密 ：主要方法
   *  
   * @param data 
   * @param key 
   * @return 
   * @throws Exception 
   */ 
  public static String encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {  

    SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(BASE64.decryptBASE64(key), KEY_MAC);  
    Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
    mac.init(secretKey);  
    return new String(mac.doFinal(data));  

  }  

  public static String getResult1(String inputStr)
  {
    String path=Tools.getClassPath();
    String fileSource=path+"/file/HMAC_key.txt";
    System.out.println("=======加密前的數(shù)據(jù):"+inputStr);
    String result=null;
    try {
      byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
      String key = HMAC.initMacKey(); /*產(chǎn)生密鑰*/ 
      System.out.println("Mac密鑰:===" + key); 
      /*將密鑰寫文件*/
      Tools.WriteMyFile(fileSource,key);
      result= HMAC.encryptHMAC(inputData, key);
      System.out.println("HMAC加密后:===" + result); 
    } catch (Exception e) {e.printStackTrace();} 
    return result.toString();
  }

  public static String getResult2(String inputStr)
  {
    System.out.println("=======加密前的數(shù)據(jù):"+inputStr);
     String path=Tools.getClassPath();
     String fileSource=path+"/file/HMAC_key.txt";
     String key=null;;
    try {
       /*將密鑰從文件中讀取*/
       key=Tools.ReadMyFile(fileSource);
       System.out.println("getResult2密鑰:===" + key); 
    } catch (Exception e1) {
      e1.printStackTrace();}
    String result=null;
    try {
      byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
      /*對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密*/
      result= HMAC.encryptHMAC(inputData, key);
      System.out.println("HMAC加密后:===" + result); 
    } catch (Exception e) {e.printStackTrace();} 
    return result.toString();
  }

  public static void main(String args[])
  {
    try {
       String inputStr = "簡(jiǎn)單加密"; 
       /*使用同一密鑰：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密：查看兩次加密的結(jié)果是否一樣*/
       getResult1(inputStr); 
       getResult2(inputStr);

    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }

  }

}

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