Java加密技术

：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
    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：

/** *//**    
* BASE64解密  http://www.bt285.cn http://www.5a520.cn  
*     
* @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：

/** *//**    
* MD5加密 http://www.bt285.cn http://www.5a520.cn    
*     
* @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：

/** *//**    
     * SHA加密 http://www.5a520.cn http://www.bt285.cn   
     *     
     * @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：

/** *//**    
* 初始化HMAC密钥  http://www.guihua.org  http://www.feng123.com  
*     
* @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：

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  http://www.bt285.cn http://www.feng123.com  
*     
* @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：

import static org.junit.Assert.*;   
  
import org.junit.Test;   
  
/**  
*  
* @author 梁栋  http://www.feng123.com  
* @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));   
    }