Java加密技术(一)
2011-01-24 11:47
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Java加密技术(一)
文章分类:Java编程加密解密,曾经是我一个毕业设计的重要组件。在工作了多年以后回想当时那个加密、解密算法,实在是太单纯了。
言归正传,这里我们主要描述Java已经实现的一些加密解密算法,最后介绍数字证书。
如基本的单向加密算法:
BASE64 严格地说,属于编码格式,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,散列消息鉴别码)
复杂的对称加密(DES、PBE)、非对称加密算法:
DES(Data Encryption Standard,数据加密算法)
PBE(Password-based encryption,基于密码验证)
RSA(算法的名字以发明者的名字命名:Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)
DH(Diffie-Hellman算法,密钥一致协议)
DSA(Digital Signature Algorithm,数字签名)
ECC(Elliptic Curves Cryptography,椭圆曲线密码编码学)
本篇内容简要介绍BASE64
、MD5
、SHA
、HMAC
几种方法。
MD5
、SHA
、HMAC
这三种加密算法,可谓是非可逆加密,就是不可解密的加密方法。我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。
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。
通过java代码实现如下:
Java代码
/**
* 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);
}
/** * 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。
MD5
MD5 -- message-digest algorithm 5
(信息-摘要算法)缩写,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。
通过java代码实现如下:
Java代码
/**
* 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();
}
/** * 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(); }
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。
SHA
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。
通过java代码实现如下:
Java代码
/**
* 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();
}
}
/** * 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。
通过java代码实现如下:
Java代码
/**
* 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
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);
}
/** * 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 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); }
给出一个完整类,如下:
Java代码
import
java.security.MessageDigest;
import
javax.crypto.KeyGenerator;
import
javax.crypto.Mac;
import
javax.crypto.SecretKey;
import
sun.misc.BASE64Decoder;
import
sun.misc.BASE64Encoder;
/**
* 基础加密组件
*
* @author 梁栋
* @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算法可选以下多种算法
*
* <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密钥
*
* @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);
}
}
import java.security.MessageDigest; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.SecretKey; import sun.misc.BASE64Decoder; import sun.misc.BASE64Encoder; /** * 基础加密组件 * * @author 梁栋 * @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算法可选以下多种算法 * * <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密钥 * * @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); } }
再给出一个测试类:
Java代码
import
static
org.junit.Assert.*;
import
org.junit.Test;
/**
*
* @author 梁栋
* @version 1.0
* @since 1.0
*/
public
class
CoderTest {
@Test
public
void
test()
throws
Exception {
String inputStr = "简单加密"
;
System.err.println("原文:/n"
+ inputStr);
byte
[] inputData = inputStr.getBytes();
String code = Coder.encryptBASE64(inputData);
System.err.println("BASE64加密后:/n"
+ code);
byte
[] output = Coder.decryptBASE64(code);
String outputStr = new
String(output);
System.err.println("BASE64解密后:/n"
+ outputStr);
// 验证BASE64加密解密一致性
assertEquals(inputStr, outputStr);
// 验证MD5对于同一内容加密是否一致
assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder
.encryptMD5(inputData));
// 验证SHA对于同一内容加密是否一致
assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder
.encryptSHA(inputData));
String key = Coder.initMacKey();
System.err.println("Mac密钥:/n"
+ key);
// 验证HMAC对于同一内容,同一密钥加密是否一致
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
));
}
}
import static org.junit.Assert.*; import org.junit.Test; /** * * @author 梁栋 * @version 1.0 * @since 1.0 */ public class CoderTest { @Test public void test() throws Exception { String inputStr = "简单加密"; System.err.println("原文:/n" + inputStr); byte[] inputData = inputStr.getBytes(); String code = Coder.encryptBASE64(inputData); System.err.println("BASE64加密后:/n" + code); byte[] output = Coder.decryptBASE64(code); String outputStr = new String(output); System.err.println("BASE64解密后:/n" + outputStr); // 验证BASE64加密解密一致性 assertEquals(inputStr, outputStr); // 验证MD5对于同一内容加密是否一致 assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder .encryptMD5(inputData)); // 验证SHA对于同一内容加密是否一致 assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder .encryptSHA(inputData)); String key = Coder.initMacKey(); System.err.println("Mac密钥:/n" + key); // 验证HMAC对于同一内容,同一密钥加密是否一致 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)); } }
控制台输出:
Console代码
原文:
简单加密
BASE64加密后:
566A5Y2V5Yqg5a+G
BASE64解密后:
简单加密
Mac密钥:
uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke
pBIpkd7QHg==
MD5:
-550b4d90349ad4629462113e7934de56
SHA:
91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn
HMAC:
2287d192387e95694bdbba2fa941009a
原文: 简单加密 BASE64加密后: 566A5Y2V5Yqg5a+G BASE64解密后: 简单加密 Mac密钥: uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke pBIpkd7QHg== MD5: -550b4d90349ad4629462113e7934de56 SHA: 91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn HMAC: 2287d192387e95694bdbba2fa941009a
注意
编译时,可能会看到如下提示:
引用
警告:sun.misc.BASE64Decoder 是 Sun 的专用 API,可能会在未来版本中删除
import sun.misc.BASE64Decoder;
^
警告:sun.misc.BASE64Encoder 是 Sun 的专用 API,可能会在未来版本中删除
import sun.misc.BASE64Encoder;
^
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的加密解密是双向的,可以求反解。
MD5、SHA以及HMAC是单向加密,任何数据加密后只会产生唯一的一个加密串,通常用来校验数据在传输过程中是否被修改。其中HMAC算法有一个密钥,增强了数据传输过程中的安全性,强化了算法外的不可控因素。
单向加密的用途主要是为了校验数据在传输过程中是否被修改。
相关链接:
Java加密技术(一)
Java加密技术(二)
Java加密技术(三)
Java加密技术(四)
Java加密技术(五)
Java加密技术(六)
Java加密技术(七)
Java加密技术(八)
Java加密技术(九)
Java加密技术(十)
来至:http://snowolf.javaeye.com/blog/379860
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