Java常用加密校验转换算法汇总作者：邵发 官网：http:///java 本文是Java学习指南系列教程的官方配套文档。内容介绍Java里的常用算法的使用，包含转换Hex / Base64等数据转换算法，CRC32 / MD5 / HMAC-SHA1数据签名和校验算法，DES / AES等对称加密算法。 由于篇幅的限制，本文只对各种算法的使用给出代码示例。如果对原理有不明白的地方，可以参考Java学习指南系列的《项目应用篇》，里面对每一个算法的应用背景和原理有较为详细的解释。本文附带项目源码及相关JAR包。 1. Hex转换在Java里，一般性的数据用byte[]表示，即字节数组。由于byte[]本身不可显示，所以为了显示和传递的方便，有时候需要把它转化为十六进制显示。 1.1 byte[] => Hex String例如， byte[] code = { -5, 0, 10, 99, 20 }; String hex = Hex.encodeHexString(code, false); code表示5个字节的数据，将其转成十六进制表字符串为：FB000A6314 。在十六进制表示下，每两个字符表示1字节的数据，即FB 00 0A 64 14共五个字节。 1.2 Hex String => byte[]反转来，也可以 byte[] code2 = Hex.decodeHex(hex); 解码后得到长度为5字节的数组code2，和原始数据内容是一样的。 Hex是一种数据转换算法，它没有改变数据的值，仅仅是换了一个表示方式。就好比机器猫和多莱梦，说的是同一个事物。 2. Base64转换Base64，即64进制的转换。在64进制下，一共有64个基础字符。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字节的数据转成Base64的表示，例如。 byte[] code = { 12, 4 , 9, -2}; String str = Base64.encodeBase64String(code); 转换的结果为： DAQJ/g== ，虽然结果看起来有点奇怪，但这只是一个表示方式，数据的内容没有发生变化。 2.2 Base64 String => byte[]反过来，也可以把Base64表示的字符串，再解码为字节数据。例如。 byte[] code2 = Base64.decodeBase64(str); 解码之后，得到的字节数组和原始内容是一致的。 3. MD5校验业界用于校验的算法有多种，比如： Parity : 奇偶校验 ECC : 错误校验与纠正 Checksum : 和校验 CRC32 : 循环冗余校验 MD5 : 消息摘要 SHA1 : 安全哈希 其中，MD5和SHA1是Java项目里使用比较多的校验算法。 所谓校验算法，用于在传输过程中的完整性的校验。比如，A给B发送一个大文件，B在接收到之后惴惴不安，因为他不能确定这么大一个文件在传输过程中没有错误发生（比如某个字节传错了）。B怎么才能够确认这个文件的完整性呢？需采用校验算法。 MD5的基本使用公式： Code = MD5 ( Data) 其中 Data为输入的一段数据，经过MD5运算之后，得到16字节的结果，称为MD5码。 特点： 1 无论Data有多长，输出的MD5码总是16字节 2 如果Data不同，则输出的MD5码也不相同。（极大概率不同） 3.1 示例：求MD5校验码//待处理的数据,任意长度 byte[] data = { 12, 8, 9, -1, 87, 0, -47, 99, 14, 54 }; //创建算法实例 ,MD5 或 SHA1 MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5"); md.update(data); byte[] code = md.digest(); //转成HEX显示 (参考上一章) String result = Hex.encodeHexString(code, false); 需要注意的是，MD5算法的输出结果是一个长为16字节的byte[]，通常需要转成十六进制的字符串显示。所以我们通常看到的MD5值是由32字符表示的。 3.2 对字符串求MD5在Java项目中，通常需要对字符串求MD5码。示例如下。 // 待处理的字符串 String text = "阿发你好/"; //转成字节数据 byte[] data = text.getBytes("UTF-8"); //求消息摘要 MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5"); md.update(data); byte[] code = md.digest(); //转成HEX显示 String result = Hex.encodeHexString(code, false); System.out.println("校验码: " + result); 使用MD5算法，也可以对一个很大的文件求MD5码。示例代码略。 4. SHA1校验SHA1也是一种校验算法，比MD5更强，输出20字节的校验码。它的使用方法和MD5一样，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校验CRC32也是一种校验算法，生成4字节的校验码。它在Java领域使用得不多，稍微了解一下即可。 5.1 示例：根据byte[]生成CRC32校验码//待处理的数据,任意长度 byte[] data = { 12, 8, 9, -1, 87, 0, -47, 99, 14, 54 }; //创建算法实例 CRC32 crc = new CRC32(); crc.update( data ); long value = crc.getValue(); //转成HEX显示 (参考上一章) String result = Long.toHexString(value); System.out.println("校验码: " + result); 6. HMAC-SHA1签名所谓签名，也是一种校验算法，只是这个校验码是无法伪造的。签名算法用于保证数据的真实现性。 例如， Code = HMAC-SHA1 ( Data, Key ) 其中，Data为输入的数据，Key为指定的密钥。在经过HMAC-SHA1运算后，得到一个20字节的校验码。 这个校验码是无法伪造的，只有持有Key的人，才能生成相同的校验码。在传递的过程，传输双方都知晓这个密钥，才能得到相同的校验码。 6.1 示例：HMAC-SHA1签名// 数据 byte[] data = { 12, 8, 9, -1, 87, 0, -47, 99, 14, 54 }; //密钥 String key = "test2019"; // HMAC-SHA1 算法 Key keySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "HMACSHA1"); Mac mac = Mac.getInstance("HMACSHA1"); mac.init(keySpec); //更新数据 mac.update(data); //取得最终结果 byte[] code = mac.doFinal(); String result = Hex.encodeHexString(code, false); System.out.println("签名: " + result); 6.2 HmacSha1Util 工具类在Java项目里，常见对String的签名操作，为此封装出一个工具类HmacSha1Util。示例用法如下： String text = " | 阿发你好 | Java学习指南"; String key = "your_key_2019"; String result = HmacSha1Util(text , key); 7. DES加密下面介绍两种常见的加密算法：DES和AES。其中，DES出现的较早，而AES是它的升级替代品。 什么叫加密？加密意味着秘密，只有持有秘钥者可以解读。 (1) 加密后的数据可以解密，还原为原始数据 (2) 只有持有秘钥者可以解密 加密算法的一般公式为： Cipher = Encrypt( Plain, Key ) 其中，Plain为原文，Key为密钥。经加密算法运算后，得到密钥。 反过来，还可以解密，公式为： Plain = Decrypt ( Cipher, Key) 这个加密和加密的过程是对称的（互逆的），来回使用的是同一处密钥，所以称为对称加密算法。 7.1 示例：DES加密public static byte[] encrypt(byte[] plain, byte[] key) throws Exception { //使用 PKCS5补齐方式 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为原文，key是密角，返回值为密文。 在Java项目中，密钥通常为String，需要自己转成byte[]。对于DES来说，要求密钥长度为8个字节。 7.2 示例：DES解密public static byte[] decrypt(byte[] cipher, byte[] key) throws Exception { //使用 PKCS5补齐方式 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; } 同样地，在实际项目中处理的往往是String，而结果也往往要转成HEX形式表示。所以要自己添加额外的处理，自己要稍微封装一下再使用。 8. AES加密AES是用于取代DES的更高级更强的加密算法，但用法基本是类同的。AES加密密钥长度为16字节，每16字节一组进行加密。 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，在准备密钥的时候，需保证密钥长度不少于16字节。 8.3 AESUtil工具类由于在Java项目中要处理的信息一般是String，所以对上述AES算法做一个简单的封装，得到AESUtil工具类。 示例用法如下： String key = "your_key_2910"; String plain = "阿发你好 | | Java学习指南系列教程 "; String cipher = AESUtil.encrypt(plain, key); // 加密 String plain2 = AESUtil.decrypt(cipher, key); // 解密 这样在项目中调用就非常的简单了，只需要自己指定一下密钥，就可以进行加密解密了。 以上介绍了几种常见算法的使用，如果有对应用背景、原理和项目使用不太清楚的地方，可以参考Java学习指南系列教程的《项目应用篇》。 本篇演示所用的项目源码和JAR包在此处可以获取。 |
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