常见哈希算法、Hmac算法和BouncyCastle

哈希算法（Hash）又称摘要算法（Digest）

作用是：对任意一组输入数据进行计算，得到一个固定长度的输出摘要。
哈希算法最重要的特点就是：
1.相同的输入一定得到相同的输出
2.不同的输入大概率得到不同的输出（可能会出现哈希碰撞，即不同输出得到相同输出）

哈希算法可以验证原始数据是否被篡改，所以可以用来校验下载文件，另外还可以用来存储用户密码。

但因为相同的输入通过哈希算法会得到相同的结果，所以简单的密码和口令在数据泄露容易遭到彩虹表攻击（彩虹表即常用口令和他们MD5的对照表），数据泄露时常用口令很容易通过MD5被反查到。

当然我们可以对要进行哈希算法的口令额外增加随机数，这个方法称为“加盐”，可以有效增加密码和口令的安全性。

常用的哈希算法

以MD5算法为例，在用MD5进行编码时，首先需要根据编码方式创建MessageDigest实例，然后调用update(byte[ ])更新原始数据，再通过digest（）方法获得byte[ ]形式的加密后的结果 ，最后转化为十六进制的字符串。

具体代码如下：

package com.gjh.demo02;

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Text02 {
	public static void main(String[] args) {
		
		try {
			String password="wbjxxmynhmyzgq123";
			//获取基于MDS加密算法的工具对象
			MessageDigest digest=MessageDigest.getInstance("MD5");
			//更新原始数据
			digest.update(password.getBytes());
			//获取加密后的结果
			byte[] resultByteArray=digest.digest();
			
			System.out.println(resultByteArray);
			System.out.println(resultByteArray.length);
			StringBuilder result1=new StringBuilder();
			for(byte resultByte:resultByteArray) {
				result1.append(String.format("%02x", resultByte));
			}
			System.out.println(result1);
			System.out.println(result1.length());
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}

}

可以看到以下是它的实现结果：

由于转化为十六进制的字符串时，我们设置一个字节占2个字符，所以得到的字符串长度为32个字符

SHA-1算法的编码方式与MD5完全一致，只需要在创建MessageDigest实例时将编码方式改为"SHA-1"

以下为MD5和SHA-1算法结果长度的对比的代码：

package com.gjh.demo02;

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;

public class Text04 {
	public static void main(String[] args)  {
	
		String password="wxshfg";
		String salt="acsvd";
		try {
			MessageDigest digest=MessageDigest.getInstance("SHA-1");
			MessageDigest digest1=MessageDigest.getInstance("MD5");
			
			digest.update(password.getBytes());
			digest.update(salt.getBytes());
			
			digest1.update(password.getBytes());
			digest1.update(salt.getBytes());
			
			byte[] result=digest.digest();
			byte[] result1=digest1.digest();
			System.out.println("使用SHA-1的byte数组result值");
			System.out.println(result);
			System.out.println(result.length);
			System.out.println("使用MD5的byte数组result值");
			System.out.println(result1);
			System.out.println(result1.length);
			
			StringBuilder sb=new StringBuilder();
			for(byte b:result) {
				sb.append(String.format("%02x", b));
			}
			StringBuilder sb1=new StringBuilder();
			for(byte b1:result1) {
				sb1.append(String.format("%02x", b1));
			}
			System.out.println("使用SHA-1的StringBuilder值");
			System.out.println(sb);
			System.out.println(sb.length());
			System.out.println("使用MD5的StringBuilder值");
			System.out.println(sb1);
			System.out.println(sb1.length());
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

 可以看到以下是它的实现结果：

Hmac算法

Hmac算法是一种基于密钥的消息认证码算法，是一种更安全的消息摘要算法。
Hmac算法总是和某种哈希算法配合起来用的。例如，我们使用MD5算法，对应的就是Hmac MD5算法，它相当于“加盐”的MD5。

HmacMD5与MD5相比：

HmacMD5使用的key长度是64字节，更安全；
Hmac是标准算法，同样适用于SHA-1等其他哈希算法；
Hmac输出和原有的哈希算法长度一致。

在用HmacMD5进行编码时，首先需要根据编码方式创建KeyGenerator实例，KeyGenerator实例再调用generateKey()方法获取秘钥key，通过key.getEncoded()获取秘钥key的字节数组，再将其转化为十六进制的字符串。

在加密过程，需要通过名称HmacMD5获取Mac实例，对Mac实例调用update（byte[ ]）输入要进行加密的数据，再调用Mac实例的doFinal（）获得最终的哈希值，再将其转化为十六进制的字符串。

具体代码如下：

package com.gjh.demo03;

import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;

public class Text01 {
	public static void main(String[] args)  {
		String password="nhmyzgq";
		try {
			//1.生成秘钥
			//2.秘钥生成器keyGenerator
			KeyGenerator keyGe=KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
			//生成秘钥
			SecretKey key=keyGe.generateKey();
			//获取秘钥key的字节数组（64）
			byte[] ketByteArray=key.getEncoded();
			System.out.println(ketByteArray);
			System.out.println("秘钥的长度"+ketByteArray.length+"字节");
			
			StringBuilder sb=new StringBuilder();
			for(byte b:ketByteArray) {
				sb.append(String.format("%02x", b));
			}
			System.out.println("秘钥的内容"+sb);
			System.out.println(sb.length());
			
			Mac mac=Mac.getInstance("HmacMD5");
			mac.init(key);
			//更新原始内容
			mac.update(password.getBytes());
			//加密
			byte[] resultByteArray=mac.doFinal();
			System.out.println("加密结果"+resultByteArray.length+"字节");
			StringBuilder resultStr=new StringBuilder();
			for(byte by:resultByteArray) {
				resultStr.append(String.format("%02x", by));
			}
			
			System.out.println("加密结果:"+resultStr);
			System.out.println("加密结果长度:"+resultStr.length());
			
			
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (InvalidKeyException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

 可以看到以下是它的实现结果：

除了通过Hmac计算的秘钥，也可以通过指定的字节数组恢复秘钥，恢复秘钥的语句就是new SecretKeySpec(hkey, "HmacMD5")。

具体代码如下：

package com.gjh.demo03;

import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class Text02 {
	public static void main(String[] args) {
		String password="nhmyzgq";
		try {
			byte[] keyByteArray= {126, 49, 110, 126, -79, -5, 66, 34, -122, 123, 107, -63, 106, 100, -28, 67, 19, 23, 1, 23, 47, 63, 47, 109, 123, -111, -27, -121, 103, -11, 106, -26, 110, -27, 107, 40, 19, -8, 57, 20, -46, -98, -82, 102, -104, 96, 87, -16, 93, -107, 25, -56, -113, 12, -49, 96, 6, -78, -31, -17, 100, 19, -61, -58};
			SecretKey key=new SecretKeySpec(keyByteArray ,"HmacMD5");
			Mac mac=Mac.getInstance("HmacMd5");
			mac.init(key);
			mac.update(password.getBytes());
			byte[] resultByteArray=mac.doFinal();
			StringBuilder resultStr=new StringBuilder();
			for(byte b:resultByteArray) {
				resultStr.append(String.format("%02x", b));
			}
			System.out.println("加密结果"+resultStr);
			
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (InvalidKeyException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}

}

 BouncyCastle

BouncyCastle是一个提供了很多哈希算法和加密算法的第三方开源库。它提供了很多Java标准库没有提供的哈希算法和加密算法，例如，RipeMD160哈希算法。

与MD5算法不同的是，我们要使用BouncyCastle提供的RipeMD160算法，需要先注册BouncyCastle提供的通知类对象BouncyCastleProvider

具体代码如下：

package com.gjh.demo;

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.Security;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.pqc.jcajce.provider.BouncyCastlePQCProvider;

public class Text01 {
	public static void main(String[] args) {
		try {
			//注册BouncyCastle提供的通知类对象BouncyCastleProvider
			Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
			//获取RipeMD160算法的“消息摘要对象”（加密对象）
			MessageDigest msg=MessageDigest.getInstance("RipeMD160");
			//更新原始数据
			msg.update("hello".getBytes());
			//获取消息摘要（加密）
			byte[] result=msg.digest();
			//消息摘要的字节长度和内容
			System.out.println(result);   //160位=20字节
			System.out.println(result.length);
			//16进制内容字符串
			String hex=new BigInteger(1,result).toString();   //20字节，40个字符，按一个字节占2个字符
			System.out.println(hex);
			
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	}

}