Java 四種基本加密演算法程式碼詳細分析

這篇文章主要介紹了Java 四種基本加密演算法分析的相關資料,需要的朋友可以參考下

#Java 四種基本加密演算法分析

#簡單的java加密演算法有：

1. BASE64 嚴格來說，屬於編碼格式，而非加密演算法

2. MD5(Message Digest algorithm 5，資訊摘要演算法)

3. SHA(Secure Hash Algorithm，安全雜湊演算法)

4. HMAC(Hash Message Authentication Code，雜湊訊息鑑別碼)
   

1. BASE64

Base64是網路上最常見的傳送8Bit位元組程式碼的編碼方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的詳細規格。 Base64編碼可用於在HTTP環境下傳遞較長的識別資訊。例如，在Java Persistence系統hibernate中，就採用了Base64來將一個較長的唯一識別碼（一般為128-bit的UUID）編碼為一個字串，用作HTTP表單和HTTP GET URL中的參數。在其他應用程式中，也常常需要把二進位資料編碼為適合放在URL（包括隱藏表單域）中的形式。此時，採用Base64編碼具有不可讀性，即編碼的資料不會被人用肉眼所直接看到。 （來源百度百科）

java實作程式碼：

package com.cn.单向加密;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
/*
BASE64的加密解密是双向的，可以求反解.
BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK实现类。虽然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。
JRE 中 sun 和 com.sun 开头包的类都是未被文档化的，他们属于 java, javax 类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，
一般来说是不推荐使用的。 
BASE64 严格地说，属于编码格式，而非加密算法 
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。 
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。
*/

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=====加密数据=========="+result1);

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

  }

}

2. MD5

MD5即Message-Digest Algorithm 5（訊息-摘要演算法5），用於確保訊息傳輸完整一致。是電腦廣泛使用的雜湊演算法之一（又譯摘要演算法、雜湊演算法），主流程式語言普遍已有MD5實作。將資料（如漢字）運算為另一固定長度值，是雜湊演算法的基礎原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。廣泛用於加密解密技術，常用於文件校驗。校驗？不管文件多大，經過MD5後都能產生唯一的MD5值。好比現在的ISO校驗，都是MD5校驗。怎麼用？當然是把ISO經過MD5後產生MD5的數值。一般下載Linux-ISO的朋友都看過下載連結旁邊放著MD5的串。就是用來驗證文件是否一致的。

java實作：

package com.cn.单向加密;

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
Digest:汇编
*/
public class MD5 {
  public static final String KEY_MD5 = "MD5";  

  public static String getResult(String inputStr)
  {
    System.out.println("=======加密前的数据:"+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 = "简单加密8888888888888888888";  
       getResult(inputStr);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }

  }

}

MD5演算法有以下特點：

1、壓縮性：任意長度的數據，算出的MD5值長度都是固定的。
2、容易計算：從原資料計算MD5值很容易。
3、抗修改性：對原始資料進行任何改動，即使只修改1個位元組，所得到的MD5值都有很大差異。
4、弱抗碰撞：已知原始資料和其MD5值，想找出一個具有相同MD5值的資料（即偽造資料）是非常困難的。
5、強抗碰撞：想找出兩個不同的數據，使它們有相同的MD5值，是非常困難的。
MD5的作用是讓大容量資訊在用數位簽章軟體簽署私人金鑰前被」壓縮」成一種保密的格式（就是把一個任意長度的位元組串變換成一定長的十六進位數字串）。除了MD5以外，其中比較有名的還有sha-1、RIPEMD以及Haval等。

3.SHA

安全雜湊演算法（Secure Hash Algorithm）主要適用於數位簽章標準（Digital Signature Standard DSS）裡面定義的數位簽章演算法（Digital Signature Algorithm DSA）。對於長度小於2^64位元的訊息，SHA1會產生一個160位元的訊息摘要。該演算法經過加密專家多年來的發展和改進已日益完善，並被廣泛使用。這個演算法的想法是接收一段明文，然後以一種不可逆的方式將它轉換成一段（通常更小）密文，也可以簡單的理解為取一串輸入碼（稱為預映射或訊息），並把它們轉換為長度較短、位數固定的輸出序列即是散列值（也稱為資訊摘要或資訊認證代碼）的過程。雜湊函數值可以說是對明文的一種「指紋」或「摘要」所以對雜湊值的數位簽章就可以視為對此明文的數位簽章。

java實作：

package com.cn.单向加密;

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

/*
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*/
public class SHA {
   public static final String KEY_SHA = "SHA";  

  public static String getResult(String inputStr)
  {
    BigInteger sha =null;
    System.out.println("=======加密前的数据:"+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 = "简单加密";  
       getResult(inputStr);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }

  }

}

#SHA-1與MD5的比較

因為二者皆由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別是SHA-1摘要比MD5摘要長32 位。使用強行技術，產生任何一個報文使其摘要等於給定報摘要的難度對MD5是2^128數量級的操作，而對SHA-1則是2^160數量級的操作。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：由於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：在相同的硬體上，SHA-1的運作速度比MD5慢。

4.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。

java实现代码：

package com.cn.单向加密;
/*
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。*/
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import com.cn.comm.Tools;

/** 
 * 基础加密组件 
 */ 
public abstract class HMAC {  
  public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";  

  /** 
   * 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 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("=======加密前的数据:"+inputStr);
    String result=null;
    try {
      byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
      String key = HMAC.initMacKey(); /*产生密钥*/ 
      System.out.println("Mac密钥:===" + key); 
      /*将密钥写文件*/
      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("=======加密前的数据:"+inputStr);
     String path=Tools.getClassPath();
     String fileSource=path+"/file/HMAC_key.txt";
     String key=null;;
    try {
       /*将密钥从文件中读取*/
       key=Tools.ReadMyFile(fileSource);
       System.out.println("getResult2密钥:===" + key); 
    } catch (Exception e1) {
      e1.printStackTrace();}
    String result=null;
    try {
      byte[] inputData = inputStr.getBytes(); 
      /*对数据进行加密*/
      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 = "简单加密"; 
       /*使用同一密钥：对数据进行加密：查看两次加密的结果是否一样*/
       getResult1(inputStr); 
       getResult2(inputStr);

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

  }

}

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