Java加密技术——BASE64与单向加密算法MD5&SHA&MAC

Posted 2020-09-24 人，总要有点追求的

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)

下面简要介绍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（JDK原生实现，第三方请自行实现）：

 1 /**
 2      * BASE64加密
 3      * @param key
 4      * @return
 5      */
 6     public static String encryptBASE64(byte[] key){
 7         BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
 8         String encode = base64Encoder.encode(key);
 9         return encode;
10     }
11     /**
12      * BASE64解密
13      * @param key
14      * @return
15      * @throws Exception
16      */
17     public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception{
18         BASE64Decoder base64Decoder = new BASE64Decoder();
19         byte[] decodeBuffer = base64Decoder.decodeBuffer(key);
20         return decodeBuffer;
21     }

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：

 1 /**
 2      * MD5加密
 3      * @param data
 4      * @return
 5      * @throws Exception
 6      */
 7     public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception{
 8         MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
 9         md5.update(data);
10         byte[] result = md5.digest();
11         return result;
12     }

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：

 1 /**
 2      * SHA加密
 3      * @param data
 4      * @return
 5      * @throws Exception
 6      */
 7     public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception{
 8         MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance("SHA");
 9         sha.update(data);
10         byte[] result = sha.digest();
11         return result;
12     }

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：

 1 /**
 2      * 初始化HMAC密钥
 3      * @return
 4      * @throws Exception
 5      */
 6     public static String initMacKey() throws Exception{
 7         KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);
 8         SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
 9         String initKey = encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
10         return initKey;
11     }
12     /**
13      * HMAC加密
14      * @param data
15      * @param key
16      * @return
17      * @throws Exception
18      */
19     public static byte[] encryptHMAC(byte[] data,String key) throws Exception{
20         SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);
21         Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
22         mac.init(secretKey);
23         byte[] res = mac.doFinal(data);
24         return res;
25     }

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。