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Java 四種基本加密算法分析

 更新時間:2017年02月13日 15:04:05   作者:Java開發(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資料,需要的朋友可以參考下

Java 四種基本加密算法分析

簡單的java加密算法有:

  1. BASE64 嚴格地說,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)絡上最常見的用于傳輸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的詳細規(guī)范。Base64編碼可用于在HTTP環(huán)境下傳遞較長的標識信息。例如,在Java Persistence系統(tǒng)hibernate中,就采用了Base64來將一個較長的唯一標識符(一般為128-bit的UUID)編碼為一個字符串,用作HTTP表單和HTTP GET URL中的參數(shù)。在其他應用程序中,也常常需要把二進制數(shù)據(jù)編碼為適合放在URL(包括隱藏表單域)中的形式。此時,采用Base64編碼具有不可讀性,即所編碼的數(shù)據(jù)不會被人用肉眼所直接看到。(來源百度百科)

java實現(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 開頭包的類都是未被文檔化的,他們屬于 java, javax 類庫的基礎,其中的實現(xiàn)大多數(shù)與底層平臺有關,
一般來說是不推薦使用的。 
BASE64 嚴格地說,屬于編碼格式,而非加密算法 
主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder兩個類,我們只需要知道使用對應的方法即可。
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=符號填充。 
BASE64 
按照RFC2045的定義,Base64被定義為:Base64內容傳送編碼被設計用來把任意序列的8位字節(jié)描述為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.) 
常見于郵件、http加密,截取http信息,你就會發(fā)現(xiàn)登錄操作的用戶名、密碼字段通過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。是計算機廣泛使用的雜湊算法之一(又譯摘要算法、哈希算法),主流編程語言普遍已有MD5實現(xiàn)。將數(shù)據(jù)(如漢字)運算為另一固定長度值,是雜湊算法的基礎原理,MD5的前身有MD2、MD3和MD4。廣泛用于加密和解密技術,常用于文件校驗。校驗?不管文件多大,經(jīng)過MD5后都能生成唯一的MD5值。好比現(xiàn)在的ISO校驗,都是MD5校驗。怎么用?當然是把ISO經(jīng)過MD5后產(chǎn)生MD5的值。一般下載Linux-ISO的朋友都見過下載鏈接旁邊放著MD5的串。就是用來驗證文件是否一致的。

java實現(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 = "簡單加密8888888888888888888";  
       getResult(inputStr);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }

  }

}

MD5算法具有以下特點:

1、壓縮性:任意長度的數(shù)據(jù),算出的MD5值長度都是固定的。
2、容易計算:從原數(shù)據(jù)計算出MD5值很容易。
3、抗修改性:對原數(shù)據(jù)進行任何改動,哪怕只修改1個字節(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、強抗碰撞:想找到兩個不同的數(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(就是把一個任意長度的字節(jié)串變換成一定長的十六進制數(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)字簽名標準(Digital Signature Standard DSS)里面定義的數(shù)字簽名算法(Digital Signature Algorithm DSA)。對于長度小于2^64位的消息,SHA1會產(chǎn)生一個160位的消息摘要。該算法經(jīng)過加密專家多年來的發(fā)展和改進已日益完善,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換成一段(通常更?。┟芪?,也可以簡單的理解為取一串輸入碼(稱為預映射或信息),并把它們轉化為長度較短、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證代碼)的過程。散列函數(shù)值可以說是對明文的一種“指紋”或是“摘要”所以對散列值的數(shù)字簽名就可以視為對此明文的數(shù)字簽名。

java實現(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)字簽名等密碼學應用中重要的工具,
被廣泛地應用于電子商務等信息安全領域。雖然,SHA與MD5通過碰撞法都被破解了, 
但是SHA仍然是公認的安全加密算法,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 = "簡單加密";  
       getResult(inputStr);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }

  }

}

SHA-1與MD5的比較

因為二者均由MD4導出,SHA-1和MD5彼此很相似。相應的,他們的強度和其他特性也是相似,但還有以下幾點不同:
l 對強行攻擊的安全性:最顯著和最重要的區(qū)別是SHA-1摘要比MD5摘要長32 位。使用強行技術,產(chǎn)生任何一個報文使其摘要等于給定報摘要的難度對MD5是2^128數(shù)量級的操作,而對SHA-1則是2^160數(shù)量級的操作。這樣,SHA-1對強行攻擊有更大的強度。

l 對密碼分析的安全性:由于MD5的設計,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算法的認證協(xié)議。消息鑒別碼實現(xiàn)鑒別的原理是,用公開函數(shù)和密鑰產(chǎn)生一個固定長度的值作為認證標識,用這個標識鑒別消息的完整性。使用一個密鑰生成一個固定大小的小數(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)送方共享的密鑰進行鑒別認證等。

java實現(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算法的認證協(xié)議。
消息鑒別碼實現(xiàn)鑒別的原理是,用公開函數(shù)和密鑰產(chǎn)生一個固定長度的值作為認證標識,用這個標識鑒別消息的完整性。
使用一個密鑰生成一個固定大小的小數(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)送方共享的密鑰進行鑒別認證等。*/
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(); 
      /*對數(shù)據(jù)進行加密*/
      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 = "簡單加密"; 
       /*使用同一密鑰:對數(shù)據(jù)進行加密:查看兩次加密的結果是否一樣*/
       getResult1(inputStr); 
       getResult2(inputStr);

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

  }

}

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