Java 四种基本加密算法分析
Java四种基本加密算法分析
简单的java加密算法有：
- BASE64严格地说，属于编码格式，而非加密算法
- MD5(MessageDigestalgorithm5，信息摘要算法)
- SHA(SecureHashAlgorithm，安全散列算法)
- HMAC(HashMessageAuthenticationCode，散列消息鉴别码)
1.BASE64
Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如，在JavaPersistence系统hibernate中，就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符（一般为128-bit的UUID）编码为一个字符串，用作HTTP表单和HTTPGETURL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL（包括隐藏表单域）中的形式。此时，采用Base64编码具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。（来源百度百科）
java实现代码：
packagecom.cn.单向加密;
importsun.misc.BASE64Decoder;
importsun.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。
（TheBase64Content-Transfer-Encodingisdesignedtorepresentarbitrarysequencesofoctetsinaformthatneednotbehumanlyreadable.）
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。
*/
publicclassBASE64{
/**
*BASE64解密
*
*@paramkey
*@return
*@throwsException
*/
publicstaticbyte[]decryptBASE64(Stringkey)throwsException{
return(newBASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
}
/**
*BASE64加密
*
*@paramkey
*@return
*@throwsException
*/
publicstaticStringencryptBASE64(byte[]key)throwsException{
return(newBASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
Stringstr="12345678";
try{
Stringresult1=BASE64.encryptBASE64(str.getBytes());
System.out.println("result1=====加密数据=========="+result1);
byteresult2[]=BASE64.decryptBASE64(result1);
Stringstr2=newString(result2);
System.out.println("str2========解密数据========"+str2);
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
2.MD5
MD5即Message-DigestAlgorithm5（信息-摘要算法5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。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。
java实现：
packagecom.cn.单向加密;
importjava.math.BigInteger;
importjava.security.MessageDigest;
/*
MD5(MessageDigestalgorithm5，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
*/
publicclassMD5{
publicstaticfinalStringKEY_MD5="MD5";
publicstaticStringgetResult(StringinputStr)
{
System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
BigIntegerbigInteger=null;
try{
MessageDigestmd=MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
byte[]inputData=inputStr.getBytes();
md.update(inputData);
bigInteger=newBigInteger(md.digest());
}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}
System.out.println("MD5加密后:"+bigInteger.toString(16));
returnbigInteger.toString(16);
}
publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
try{
StringinputStr="简单加密8888888888888888888";
getResult(inputStr);
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
MD5算法具有以下特点：
1、压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
2、容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
3、抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。
4、弱抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。
5、强抗碰撞：想找到两个不同的数据，使它们具有相同的MD5值，是非常困难的。
MD5的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被”压缩”成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串）。除了MD5以外，其中比较有名的还有sha-1、RIPEMD以及Haval等。
3.SHA
安全哈希算法（SecureHashAlgorithm）主要适用于数字签名标准（DigitalSignatureStandardDSS）里面定义的数字签名算法（DigitalSignatureAlgorithmDSA）。对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说是对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。
java实现：
packagecom.cn.单向加密;
importjava.math.BigInteger;
importjava.security.MessageDigest;
/*
SHA(SecureHashAlgorithm，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*/
publicclassSHA{
publicstaticfinalStringKEY_SHA="SHA";
publicstaticStringgetResult(StringinputStr)
{
BigIntegersha=null;
System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
byte[]inputData=inputStr.getBytes();
try{
MessageDigestmessageDigest=MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
messageDigest.update(inputData);
sha=newBigInteger(messageDigest.digest());
System.out.println("SHA加密后:"+sha.toString(32));
}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}
returnsha.toString(32);
}
publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
try{
StringinputStr="简单加密";
getResult(inputStr);
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
SHA-1与MD5的比较
因为二者均由MD4导出，SHA-1和MD5彼此很相似。相应的，他们的强度和其他特性也是相似，但还有以下几点不同：
l对强行攻击的安全性：最显著和最重要的区别是SHA-1摘要比MD5摘要长32位。使用强行技术，产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD5是2^128数量级的操作，而对SHA-1则是2^160数量级的操作。这样，SHA-1对强行攻击有更大的强度。
l对密码分析的安全性：由于MD5的设计，易受密码分析的攻击，SHA-1显得不易受这样的攻击。
l速度：在相同的硬件上，SHA-1的运行速度比MD5慢。
4.HMAC
HMAC(HashMessageAuthenticationCode，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：
packagecom.cn.单向加密;
/*
HMAC
HMAC(HashMessageAuthenticationCode，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。*/
importjavax.crypto.KeyGenerator;
importjavax.crypto.Mac;
importjavax.crypto.SecretKey;
importjavax.crypto.spec.SecretKeySpec;
importcom.cn.comm.Tools;
/**
*基础加密组件
*/
publicabstractclassHMAC{
publicstaticfinalStringKEY_MAC="HmacMD5";
/**
*初始化HMAC密钥
*
*@return
*@throwsException
*/
publicstaticStringinitMacKey()throwsException{
KeyGeneratorkeyGenerator=KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);
SecretKeysecretKey=keyGenerator.generateKey();
returnBASE64.encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
}
/**
*HMAC加密：主要方法
*
*@paramdata
*@paramkey
*@return
*@throwsException
*/
publicstaticStringencryptHMAC(byte[]data,Stringkey)throwsException{
SecretKeysecretKey=newSecretKeySpec(BASE64.decryptBASE64(key),KEY_MAC);
Macmac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
mac.init(secretKey);
returnnewString(mac.doFinal(data));
}
publicstaticStringgetResult1(StringinputStr)
{
Stringpath=Tools.getClassPath();
StringfileSource=path+"/file/HMAC_key.txt";
System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
Stringresult=null;
try{
byte[]inputData=inputStr.getBytes();
Stringkey=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(Exceptione){e.printStackTrace();}
returnresult.toString();
}
publicstaticStringgetResult2(StringinputStr)
{
System.out.println("=======加密前的数据:"+inputStr);
Stringpath=Tools.getClassPath();
StringfileSource=path+"/file/HMAC_key.txt";
Stringkey=null;;
try{
/*将密钥从文件中读取*/
key=Tools.ReadMyFile(fileSource);
System.out.println("getResult2密钥:==="+key);
}catch(Exceptione1){
e1.printStackTrace();}
Stringresult=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(Exceptione){e.printStackTrace();}
returnresult.toString();
}
publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
try{
StringinputStr="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(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
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