Java加密技术 之 BASE64

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);
 }

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(); 
 
}

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(); 
 
 } 
}

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); 
 
}

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 
 */ 
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; 

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
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。

声明:本文采用 BY-NC-SA 协议进行授权,本文链接:Java加密技术 之 BASE64

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