Java常用加密校驗轉換算法匯總作者：邵發(fā) 官網：http:///java 本文是Java學習指南系列教程的官方配套文檔。內容介紹Java里的常用算法的使用，包含轉換Hex / Base64等數據轉換算法，CRC32 / MD5 / HMAC-SHA1數據簽名和校驗算法，DES / AES等對稱加密算法。 由于篇幅的限制，本文只對各種算法的使用給出代碼示例。如果對原理有不明白的地方，可以參考Java學習指南系列的《項目應用篇》，里面對每一個算法的應用背景和原理有較為詳細的解釋。本文附帶項目源碼及相關JAR包。 1. Hex轉換在Java里，一般性的數據用byte[]表示，即字節(jié)數組。由于byte[]本身不可顯示，所以為了顯示和傳遞的方便，有時候需要把它轉化為十六進制顯示。 1.1 byte[] => Hex String例如， byte[] code = { -5, 0, 10, 99, 20 }; String hex = Hex.encodeHexString(code, false); code表示5個字節(jié)的數據，將其轉成十六進制表字符串為：FB000A6314 。在十六進制表示下，每兩個字符表示1字節(jié)的數據，即FB 00 0A 64 14共五個字節(jié)。 1.2 Hex String => byte[]反轉來，也可以 byte[] code2 = Hex.decodeHex(hex); 解碼后得到長度為5字節(jié)的數組code2，和原始數據內容是一樣的。 Hex是一種數據轉換算法，它沒有改變數據的值，僅僅是換了一個表示方式。就好比機器貓和多萊夢，說的是同一個事物。 2. Base64轉換Base64，即64進制的轉換。在64進制下，一共有64個基礎字符。即， 'A', 'B', 'C', …, 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', …, 'y', 'z', '0', '1', '2', …, '8', '9', '+', '-' 2.1 byte[] => Base64 String以下示例，把4字節(jié)的數據轉成Base64的表示，例如。 byte[] code = { 12, 4 , 9, -2}; String str = Base64.encodeBase64String(code); 轉換的結果為： DAQJ/g== ，雖然結果看起來有點奇怪，但這只是一個表示方式，數據的內容沒有發(fā)生變化。 2.2 Base64 String => byte[]反過來，也可以把Base64表示的字符串，再解碼為字節(jié)數據。例如。 byte[] code2 = Base64.decodeBase64(str); 解碼之后，得到的字節(jié)數組和原始內容是一致的。 3. MD5校驗業(yè)界用于校驗的算法有多種，比如： Parity : 奇偶校驗 ECC : 錯誤校驗與糾正 Checksum : 和校驗 CRC32 : 循環(huán)冗余校驗 MD5 : 消息摘要 SHA1 : 安全哈希 其中，MD5和SHA1是Java項目里使用比較多的校驗算法。 所謂校驗算法，用于在傳輸過程中的完整性的校驗。比如，A給B發(fā)送一個大文件，B在接收到之后惴惴不安，因為他不能確定這么大一個文件在傳輸過程中沒有錯誤發(fā)生（比如某個字節(jié)傳錯了）。B怎么才能夠確認這個文件的完整性呢？需采用校驗算法。 MD5的基本使用公式： Code = MD5 ( Data) 其中 Data為輸入的一段數據，經過MD5運算之后，得到16字節(jié)的結果，稱為MD5碼。 特點： 1 無論Data有多長，輸出的MD5碼總是16字節(jié) 2 如果Data不同，則輸出的MD5碼也不相同。（極大概率不同） 3.1 示例：求MD5校驗碼//待處理的數據,任意長度 byte[] data = { 12, 8, 9, -1, 87, 0, -47, 99, 14, 54 }; //創(chuàng)建算法實例 ,MD5 或 SHA1 MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5"); md.update(data); byte[] code = md.digest(); //轉成HEX顯示 (參考上一章) String result = Hex.encodeHexString(code, false); 需要注意的是，MD5算法的輸出結果是一個長為16字節(jié)的byte[]，通常需要轉成十六進制的字符串顯示。所以我們通?？吹降?/span>MD5值是由32字符表示的。 3.2 對字符串求MD5在Java項目中，通常需要對字符串求MD5碼。示例如下。 // 待處理的字符串 String text = "阿發(fā)你好/"; //轉成字節(jié)數據 byte[] data = text.getBytes("UTF-8"); //求消息摘要 MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5"); md.update(data); byte[] code = md.digest(); //轉成HEX顯示 String result = Hex.encodeHexString(code, false); System.out.println("校驗碼: " + result); 使用MD5算法，也可以對一個很大的文件求MD5碼。示例代碼略。 4. SHA1校驗SHA1也是一種校驗算法，比MD5更強，輸出20字節(jié)的校驗碼。它的使用方法和MD5一樣，只需要把算法的名字改成SHA1就行了。 byte[] data = { 12, 8, 9, -1, 87, 0, -47, 99, 14, 54 }; MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1"); md.update(data); byte[] code = md.digest(); String result = Hex.encodeHexString(code, false); 5. CRC32校驗CRC32也是一種校驗算法，生成4字節(jié)的校驗碼。它在Java領域使用得不多，稍微了解一下即可。 5.1 示例：根據byte[]生成CRC32校驗碼//待處理的數據,任意長度 byte[] data = { 12, 8, 9, -1, 87, 0, -47, 99, 14, 54 }; //創(chuàng)建算法實例 CRC32 crc = new CRC32(); crc.update( data ); long value = crc.getValue(); //轉成HEX顯示 (參考上一章) String result = Long.toHexString(value); System.out.println("校驗碼: " + result); 6. HMAC-SHA1簽名所謂簽名，也是一種校驗算法，只是這個校驗碼是無法偽造的。簽名算法用于保證數據的真實現性。 例如， Code = HMAC-SHA1 ( Data, Key ) 其中，Data為輸入的數據，Key為指定的密鑰。在經過HMAC-SHA1運算后，得到一個20字節(jié)的校驗碼。 這個校驗碼是無法偽造的，只有持有Key的人，才能生成相同的校驗碼。在傳遞的過程，傳輸雙方都知曉這個密鑰，才能得到相同的校驗碼。 6.1 示例：HMAC-SHA1簽名// 數據 byte[] data = { 12, 8, 9, -1, 87, 0, -47, 99, 14, 54 }; //密鑰 String key = "test2019"; // HMAC-SHA1 算法 Key keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "HMACSHA1"); Mac mac = Mac.getInstance("HMACSHA1"); mac.init(keySpec); //更新數據 mac.update(data); //取得最終結果 byte[] code = mac.doFinal(); String result = Hex.encodeHexString(code, false); System.out.println("簽名: " + result); 6.2 HmacSha1Util 工具類在Java項目里，常見對String的簽名操作，為此封裝出一個工具類HmacSha1Util。示例用法如下： String text = " | 阿發(fā)你好 | Java學習指南"; String key = "your_key_2019"; String result = HmacSha1Util(text , key); 7. DES加密下面介紹兩種常見的加密算法：DES和AES。其中，DES出現的較早，而AES是它的升級替代品。 什么叫加密？加密意味著秘密，只有持有秘鑰者可以解讀。 (1) 加密后的數據可以解密，還原為原始數據 (2) 只有持有秘鑰者可以解密 加密算法的一般公式為： Cipher = Encrypt( Plain, Key ) 其中，Plain為原文，Key為密鑰。經加密算法運算后，得到密鑰。 反過來，還可以解密，公式為： Plain = Decrypt ( Cipher, Key) 這個加密和加密的過程是對稱的（互逆的），來回使用的是同一處密鑰，所以稱為對稱加密算法。 7.1 示例：DES加密public static byte[] encrypt(byte[] plain, byte[] key) throws Exception { //使用 PKCS5補齊方式 Cipher c = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding"); SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "DES"); c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec); // 加密 byte [] output = c.doFinal(plain); return output; } 其中，plain為原文，key是密角，返回值為密文。 在Java項目中，密鑰通常為String，需要自己轉成byte[]。對于DES來說，要求密鑰長度為8個字節(jié)。 7.2 示例：DES解密public static byte[] decrypt(byte[] cipher, byte[] key) throws Exception { //使用 PKCS5補齊方式 Cipher c = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding"); SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "DES"); c.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec); byte [] output = c.doFinal(cipher); return output; } 同樣地，在實際項目中處理的往往是String，而結果也往往要轉成HEX形式表示。所以要自己添加額外的處理，自己要稍微封裝一下再使用。 8. AES加密AES是用于取代DES的更高級更強的加密算法，但用法基本是類同的。AES加密密鑰長度為16字節(jié)，每16字節(jié)一組進行加密。 8.1 示例：AES加密public static byte[] encrypt(byte[] plain, byte[] key) throws Exception { // AES Cipher c = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES"); c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec); //加密 byte[] output = c.doFinal(plain); return output; } 8.2 示例：AES解密public static byte[] decrypt(byte[] cipher, byte[] key) throws Exception { // AES Cipher c = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(key, "AES"); c.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec); byte[] output = c.doFinal(cipher); return output; } 其中，在準備密鑰的時候，需保證密鑰長度不少于16字節(jié)。 8.3 AESUtil工具類由于在Java項目中要處理的信息一般是String，所以對上述AES算法做一個簡單的封裝，得到AESUtil工具類。 示例用法如下： String key = "your_key_2910"; String plain = "阿發(fā)你好 | | Java學習指南系列教程 "; String cipher = AESUtil.encrypt(plain, key); // 加密 String plain2 = AESUtil.decrypt(cipher, key); // 解密 這樣在項目中調用就非常的簡單了，只需要自己指定一下密鑰，就可以進行加密解密了。 以上介紹了幾種常見算法的使用，如果有對應用背景、原理和項目使用不太清楚的地方，可以參考Java學習指南系列教程的《項目應用篇》。 本篇演示所用的項目源碼和JAR包在此處可以獲取。 |
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