Java 四种基本加密算法分析

java 四种基本加密算法分析

简单的java加密算法有：

1. base64 严格地说，属于编码格式，而非加密算法
2. md5(message digest algorithm 5，信息摘要算法)
3. sha(secure hash algorithm，安全散列算法)
4. hmac(hash message authentication code，散列消息鉴别码)
   

1. base64

base64是网络上最常见的用于传输8bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看rfc2045～rfc2049，上面有mime的详细规范。base64编码可用于在http环境下传递较长的标识信息。例如，在java persistence系统hibernate中，就采用了base64来将一个较长的唯一标识符（一般为128-bit的uuid）编码为一个字符串，用作http表单和http get url中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在url（包括隐藏表单域）中的形式。此时，采用base64编码具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。（来源百度百科）

java实现代码：

package com.cn.单向加密;

import sun.misc.base64decoder;
import sun.misc.base64encoder;
/*
base64的加密解密是双向的，可以求反解.
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 严格地说，属于编码格式，而非加密算法 
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。 
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。
*/

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=====加密数据=========="+result1);

     byte result2[]= base64.decryptbase64(result1);
     string str2=new string(result2);
     system.out.println("str2========解密数据========"+str2);
  } catch (exception e) {
    e.printstacktrace();
  }

  }

}

2. md5

md5即message-digest algorithm 5（信息-摘要算法5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有md5实现。将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，md5的前身有md2、md3和md4。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。

java实现：

package com.cn.单向加密;

import java.math.biginteger;
import java.security.messagedigest;
/*
md5(message digest algorithm 5，信息摘要算法) 
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
digest:汇编
*/
public class md5 {
  public static final string key_md5 = "md5";  

  public static string getresult(string inputstr)
  {
    system.out.println("=======加密前的数据:"+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加密后:" + biginteger.tostring(16));  
    return biginteger.tostring(16);
  }

  public static void main(string args[])
  {
    try {
       string inputstr = "简单加密8888888888888888888";  
       getresult(inputstr);
    } catch (exception e) {
      e.printstacktrace();
    }

  }

}

md5算法具有以下特点：

1、压缩性：任意长度的数据，算出的md5值长度都是固定的。
2、容易计算：从原数据计算出md5值很容易。
3、抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的md5值都有很大区别。
4、弱抗碰撞：已知原数据和其md5值，想找到一个具有相同md5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。
5、强抗碰撞：想找到两个不同的数据，使它们具有相同的md5值，是非常困难的。
md5的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被”压缩”成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串）。除了md5以外，其中比较有名的还有sha-1、ripemd以及haval等。

3.sha

安全哈希算法（secure hash algorithm）主要适用于数字签名标准（digital signature standard dss）里面定义的数字签名算法（digital signature algorithm dsa）。对于长度小于2^64位的消息，sha1会产生一个160位的消息摘要。该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说是对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。

java实现：

package com.cn.单向加密;

import java.math.biginteger;
import java.security.messagedigest;

/*
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*/
public class sha {
   public static final string key_sha = "sha";  

  public static string getresult(string inputstr)
  {
    biginteger sha =null;
    system.out.println("=======加密前的数据:"+inputstr);
    byte[] inputdata = inputstr.getbytes();  
    try {
       messagedigest messagedigest = messagedigest.getinstance(key_sha); 
       messagedigest.update(inputdata);
       sha = new biginteger(messagedigest.digest());  
       system.out.println("sha加密后:" + sha.tostring(32));  
    } catch (exception e) {e.printstacktrace();}
    return sha.tostring(32);
  }

  public static void main(string args[])
  {
    try {
       string inputstr = "简单加密";  
       getresult(inputstr);
    } catch (exception e) {
      e.printstacktrace();
    }

  }

}

sha-1与md5的比较

因为二者均由md4导出，sha-1和md5彼此很相似。相应的，他们的强度和其他特性也是相似，但还有以下几点不同：
l 对强行攻击的安全性：最显著和最重要的区别是sha-1摘要比md5摘要长32 位。使用强行技术，产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对md5是2^128数量级的操作，而对sha-1则是2^160数量级的操作。这样，sha-1对强行攻击有更大的强度。

l 对密码分析的安全性：由于md5的设计，易受密码分析的攻击，sha-1显得不易受这样的攻击。
l 速度：在相同的硬件上，sha-1的运行速度比md5慢。

4.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。

java实现代码：

package com.cn.单向加密;
/*
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。*/
import javax.crypto.keygenerator;
import javax.crypto.mac;
import javax.crypto.secretkey;
import javax.crypto.spec.secretkeyspec;

import com.cn.comm.tools;

/** 
 * 基础加密组件 
 */ 
public abstract class hmac {  
  public static final string key_mac = "hmacmd5";  

  /** 
   * 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 base64.encryptbase64(secretkey.getencoded());  
  }  

  /** 
   * hmac加密 ：主要方法
   *  
   * @param data 
   * @param key 
   * @return 
   * @throws exception 
   */ 
  public static string encrypthmac(byte[] data, string key) throws exception {  

    secretkey secretkey = new secretkeyspec(base64.decryptbase64(key), key_mac);  
    mac mac = mac.getinstance(secretkey.getalgorithm());  
    mac.init(secretkey);  
    return new string(mac.dofinal(data));  

  }  

  public static string getresult1(string inputstr)
  {
    string path=tools.getclasspath();
    string filesource=path+"/file/hmac_key.txt";
    system.out.println("=======加密前的数据:"+inputstr);
    string result=null;
    try {
      byte[] inputdata = inputstr.getbytes(); 
      string key = hmac.initmackey(); /*产生密钥*/ 
      system.out.println("mac密钥:===" + key); 
      /*将密钥写文件*/
      tools.writemyfile(filesource,key);
      result= hmac.encrypthmac(inputdata, key);
      system.out.println("hmac加密后:===" + result); 
    } catch (exception e) {e.printstacktrace();} 
    return result.tostring();
  }

  public static string getresult2(string inputstr)
  {
    system.out.println("=======加密前的数据:"+inputstr);
     string path=tools.getclasspath();
     string filesource=path+"/file/hmac_key.txt";
     string key=null;;
    try {
       /*将密钥从文件中读取*/
       key=tools.readmyfile(filesource);
       system.out.println("getresult2密钥:===" + key); 
    } catch (exception e1) {
      e1.printstacktrace();}
    string result=null;
    try {
      byte[] inputdata = inputstr.getbytes(); 
      /*对数据进行加密*/
      result= hmac.encrypthmac(inputdata, key);
      system.out.println("hmac加密后:===" + result); 
    } catch (exception e) {e.printstacktrace();} 
    return result.tostring();
  }

  public static void main(string args[])
  {
    try {
       string inputstr = "简单加密"; 
       /*使用同一密钥：对数据进行加密：查看两次加密的结果是否一样*/
       getresult1(inputstr); 
       getresult2(inputstr);

    } catch (exception e) {
      e.printstacktrace();
    }

  }

}

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