加密解密，曾經是我一個畢業設計的重要組件。在工作了多年以後回想當時那個加密、解密算法，實在是太單純了。
言歸正傳，這裡我們主要描述Java已經實現的一些加密解密算法，最後介紹數字證書。
如基本的單向加密算法：
BASE64 嚴格地說，屬於編碼格式，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，散列消息鑒別碼)
復雜的對稱加密（DES、PBE）、非對稱加密算法：
DES(Data Encryption Standard，數據加密算法)
PBE(Password-based encryption，基於密碼驗證)
RSA(算法的名字以發明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)
DH(Diffie-Hellman算法，密鑰一致協議)
DSA(Digital Signature Algorithm，數字簽名)
ECC(Elliptic Curves Cryptography，橢圓曲線密碼編碼學)
本篇內容簡要介紹BASE64、MD5、SHA、HMAC幾種方法。
MD5、SHA、HMAC這三種加密算法，可謂是非可逆加密，就是不可解密的加密方法。我們通常只把他們作為加密的基礎。單純的以上三種的加密並不可靠。
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位字節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，截取http信息，你就會發現登錄操作的用戶名、密碼字段通過BASE64加密的。
通過java代碼實現如下：
Java代碼
/**
* 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加密後產生的字節位數是8的倍數，如果不夠位數以=符號填充。
MD5
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）縮寫，廣泛用於加密和解密技術，常用於文件校驗。校驗？不管文件多大，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的朋友都見過下載鏈接旁邊放著MD5的串。就是用來驗證文件是否一致的。
通過java代碼實現如下：
Java代碼
/**
* 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();
}
通常我們不直接使用上述MD5加密。通常將MD5產生的字節數組交給BASE64再加密一把，得到相應的字符串。
SHA
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），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信息安全領域。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算法，較之MD5更為安全。
通過java代碼實現如下：
Java代碼
/**
* 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，散列消息鑒別碼，基於密鑰的Hash算法的認證協議。消息鑒別碼實現鑒別的原理是，用公開函數和密鑰產生一個固定長度的值作為認證標識，用這個標識鑒別消息的完整性。使用一個密鑰生成一個固定大小的小數據塊，即MAC，並將其加入到消息中，然後傳輸。接收方利用與發送方共享的密鑰進行鑒別認證等。
通過java代碼實現如下：
Java代碼
/**
* 初始化HMAC密鑰
*
* @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);
}
給出一個完整類，如下：
Java代碼
import java.security.MessageDigest;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
/**
* 基礎加密組件
*
* @author 梁棟
* @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算法可選以下多種算法
*
* <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密鑰
*
* @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);
}
}
再給出一個測試類：
Java代碼
import static org.junit.Assert.*;
import org.junit.Test;
/**
*
* @author 梁棟 http://www.feng123.com
* @version 1.0
* @since 1.0
*/
public class CoderTest {
@Test
public void test() throws Exception {
String inputStr = "簡單加密";
System.err.println("原文:\n" + inputStr);
byte[] inputData = inputStr.getBytes();
String code = Coder.encryptBASE64(inputData);
System.err.println("BASE64加密後:\n" + code);
byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);
String outputStr = new String(output);
System.err.println("BASE64解密後:\n" + outputStr);
// 驗證BASE64加密解密一致性
assertEquals(inputStr, outputStr);
// 驗證MD5對於同一內容加密是否一致
assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder
.encryptMD5(inputData));
// 驗證SHA對於同一內容加密是否一致
assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder
.encryptSHA(inputData));
String key = Coder.initMacKey();
System.err.println("Mac密鑰:\n" + key);
// 驗證HMAC對於同一內容，同一密鑰加密是否一致
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));
}
控制台輸出：
Console代碼
原文:
簡單加密
BASE64加密後:
566A5Y2V5Yqg5a+G
BASE64解密後:
簡單加密
Mac密鑰:
uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke
pBIpkd7QHg==
MD5:
-550b4d90349ad4629462113e7934de56
SHA:
91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn
HMAC:
2287d192387e95694bdbba2fa941009a
BASE64的加密解密是雙向的，可以求反解。
MD5、SHA以及HMAC是單向加密，任何數據加密後只會產生唯一的一個加密串，通常用來校驗數據在傳輸過程中是否被修改。其中HMAC算法有一個密鑰，增強了數據傳輸過程中的安全性，強化了算法外的不可控因素。
單向加密的用途主要是為了校驗數據在傳輸過程中是否被修改。
