Java中4大基本加密演算法解析

偶my耶的部落格發表於2015-06-22

簡單的java加密演算法有：

BASE64 嚴格地說，屬於編碼格式，而非加密演算法
MD5(Message Digest algorithm 5，資訊摘要演算法)
SHA(Secure Hash Algorithm，安全雜湊演算法)
HMAC(Hash Message Authentication Code，雜湊訊息鑑別碼)

1. BASE64

Base64是網路上最常見的用於傳輸8Bit位元組程式碼的編碼方式之一，大家可以檢視RFC2045～RFC2049，上面有MIME的詳細規範。Base64編碼可用於在HTTP環境下傳遞較長的標識資訊。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符號（一般為128-bit的UUID）編碼為一個字串，用作HTTP表單和HTTP GET URL中的引數。在其他應用程式中，也常常需要把二進位制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，即所編碼的資料不會被人用肉眼所直接看到。（來源百度百科）

java實現程式碼：

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實現類。雖然可以在JDK裡能找到並使用，但是在API裡查不到。
JRE 中 sun 和 com.sun 開頭包的類都是未被文件化的，他們屬於 java, javax 類庫的基礎，其中的實現大多數與底層平臺有關，
一般來說是不推薦使用的。 
BASE64 嚴格地說，屬於編碼格式，而非加密演算法 
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加密後產生的位元組位數是8的倍數，如果不夠位數以=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位位元組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.） 
常見於郵件、http加密，擷取http資訊，你就會發現登入操作的使用者名稱、密碼欄位通過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=====加密資料=========="+result1);

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

    }

}

2. MD5

MD5即Message-Digest Algorithm 5（資訊-摘要演算法5），用於確保資訊傳輸完整一致。是計算機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實現。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。廣泛用於加密和解密技術，常用於檔案校驗。校驗？不管檔案多大，經過MD5後都能生成唯一的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的值。一般下載linux-ISO的朋友都見過下載連結旁邊放著MD5的串。就是用來驗證檔案是否一致的。

java實現：

package com.cn.單向加密;

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
/*
MD5(Message Digest algorithm 5，資訊摘要演算法) 
通常我們不直接使用上述MD5加密。通常將MD5產生的位元組陣列交給BASE64再加密一把，得到相應的字串
Digest:彙編
*/
public class MD5 {
    public static final String KEY_MD5 = "MD5";   

    public static  String  getResult(String inputStr)
    {
        System.out.println("=======加密前的資料:"+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加密後:" + 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演算法具有以下特點：

1、壓縮性：任意長度的資料，算出的MD5值長度都是固定的。
2、容易計算：從原資料計算出MD5值很容易。
3、抗修改性：對原資料進行任何改動，哪怕只修改1個位元組，所得到的MD5值都有很大區別。
4、弱抗碰撞：已知原資料和其MD5值，想找到一個具有相同MD5值的資料（即偽造資料）是非常困難的。
5、強抗碰撞：想找到兩個不同的資料，使它們具有相同的MD5值，是非常困難的。
MD5的作用是讓大容量資訊在用數字簽名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制數字串）。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）主要適用於數字簽名標準（Digital Signature Standard DSS）裡面定義的數字簽名演算法（Digital Signature Algorithm DSA）。對於長度小於2^64位的訊息，SHA1會產生一個160位的訊息摘要。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。該演算法的思想是接收一段明文，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（稱為預對映或資訊），並把它們轉化為長度較短、位數固定的輸出序列即雜湊值（也稱為資訊摘要或資訊認證程式碼）的過程。雜湊函式值可以說是對明文的一種“指紋”或是“摘要”所以對雜湊值的數字簽名就可以視為對此明文的數字簽名。

java實現：

package com.cn.單向加密;

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

/*
SHA(Secure Hash Algorithm，安全雜湊演算法），數字簽名等密碼學應用中重要的工具，
被廣泛地應用於電子商務等資訊保安領域。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演算法，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("=======加密前的資料:"+inputStr);
        byte[] inputData = inputStr.getBytes();   
        try {
             MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);  
             messageDigest.update(inputData);
             sha = new BigInteger(messageDigest.digest());   
             System.out.println("SHA加密後:" + 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匯出，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的執行速度比MD5慢。

4.HMAC

HMAC(Hash Message Authentication Code，雜湊訊息鑑別碼，基於金鑰的Hash演算法的認證協議。訊息鑑別碼實現鑑別的原理是，用公開函式和金鑰產生一個固定長度的值作為認證標識，用這個標識鑑別訊息的完整性。使用一個金鑰生成一個固定大小的小資料塊，即MAC，並將其加入到訊息中，然後傳輸。接收方利用與傳送方共享的金鑰進行鑑別認證等。