银联标准之MAC算法实现（POS终端加密）

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本文详细讲解银联标准MAC算法的过程，以及通过Java代码来实现这一运算过程。

POS终端采用ECB的加密方式，简述如下：

1、将欲发送给POS中心的消息中，从消息类型（MTI）到63域之间的部分构成MAC ELEMEMENT BLOCK （MAB）

2、对MAB，按每8个字节做异或（不管信息中的字符格式），如果最后不满8个字节，则添加“0x00”

下面举个例子来说明MAC算法的过程：

MAB = M1 M2 M3 M4 （假设MAB有M1，M2，M3，M4这四块构成，每块8字节）

M1 = MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18

M2 = MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28

M3 = MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38

M4 = MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48

1、按如下规则进行异或运算（每8个字节进行异或最后得到8字节的结果）

（1）MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18 （xor） MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28

= TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18

（2）TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18 （xor）MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38

= TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28

（3）TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28（xor）MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48

= TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38

2、最后我们可以得到TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38这8个字节，转换成16 个HEXDECIMAL

TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38

==> TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342 TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382

3、然后取这16 个HEXDECIMAL的前8个字节，用MAK进行DES加密（或者3DES加密）

eMAK（TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342）

= EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18

4、将加密后的结果与6 个HEXDECIMAL的后8个字节进行异或运算

EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18 （xor） TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382

= TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18

5、再将异或的结果进行一次单倍长的秘钥算法运算

eMAK（TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18）

= EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28

6、然后将加密运算后的结果，转换成16 个HEXDECIMAL

EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28

==> EM211 EM212 EM221 EM222 EM231 EM232 EM241 EM242 EM251 EM252 EM261 EM262 EM271 EM272 EM281 EM282

7、最后，取16 个HEXDECIMAL的前8个字节，就是MAC值。

result = EM211 EM212 EM221 EM222 EM231 EM232 EM241 EM242

8、Java代码实现Mac算法过程如下：

package com.yuyh.keydemo;/*** 银联标准Mac 算法*/
public class MacEcbUtils {public static void main(String[] args) {byte[] key = new byte[]{0x5C, (byte) 0xBE, 0x7E, 0x38, (byte) 0xA1, 0x46, (byte) 0xFD, 0x5C};byte[] input = new byte[]{0x01, 0x02, 0x03};System.out.println(Utils.bcd2Str(getMac(key, input)));}/*** mac计算** @param key   mac秘钥* @param Input 待加密数据* @return*/public static byte[] getMac(byte[] key, byte[] Input) {int length = Input.length;int x = length % 8;// 需要补位的长度int addLen = 0;if (x != 0) {addLen = 8 - length % 8;}int pos = 0;// 原始数据补位后的数据byte[] data = new byte[length + addLen];System.arraycopy(Input, 0, data, 0, length);byte[] oper1 = new byte[8];System.arraycopy(data, pos, oper1, 0, 8);pos += 8;// 8字节异或for (int i = 1; i < data.length / 8; i++) {byte[] oper2 = new byte[8];System.arraycopy(data, pos, oper2, 0, 8);byte[] t = bytesXOR(oper1, oper2);oper1 = t;pos += 8;}// 将异或运算后的最后8个字节（RESULT BLOCK）转换成16个HEXDECIMAL：byte[] resultBlock = bytesToHexString(oper1).getBytes();// 取前8个字节MAK加密byte[] front8 = new byte[8];System.arraycopy(resultBlock, 0, front8, 0, 8);byte[] behind8 = new byte[8];System.arraycopy(resultBlock, 8, behind8, 0, 8);byte[] desfront8 = DesUtils.encrypt(front8, key);// 将加密后的结果与后8 个字节异或：byte[] resultXOR = bytesXOR(desfront8, behind8);// 用异或的结果TEMP BLOCK 再进行一次单倍长密钥算法运算byte[] buff = DesUtils.encrypt(resultXOR, key);// 将运算后的结果（ENC BLOCK2）转换成16 个HEXDECIMAL ascbyte[] retBuf = new byte[8];// 取8个长度字节就是mac值System.arraycopy(bytesToHexString(buff).getBytes(), 0, retBuf, 0, 8);return retBuf;}/*** 单字节异或** @param src1* @param src2* @return*/public static byte byteXOR(byte src1, byte src2) {return (byte) ((src1 & 0xFF) ^ (src2 & 0xFF));}/*** 字节数组异或** @param src1* @param src2* @return*/public static byte[] bytesXOR(byte[] src1, byte[] src2) {int length = src1.length;if (length != src2.length) {return null;}byte[] result = new byte[length];for (int i = 0; i < length; i++) {result[i] = byteXOR(src1[i], src2[i]);}return result;}/*** 字节数组转HEXDECIMAL** @param bArray* @return*/public static final String bytesToHexString(byte[] bArray) {StringBuffer sb = new StringBuffer(bArray.length);String sTemp;for (int i = 0; i < bArray.length; i++) {sTemp = Integer.toHexString(0xFF & bArray[i]);if (sTemp.length() < 2)sb.append(0);sb.append(sTemp.toUpperCase());}return sb.toString();}
}

package com.yuyh.keydemo;import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;/*** DES 加解密*/
public class DesUtils {private final static String DES = "DES";private final static String CIPHER_ALGORITHM = "DES/ECB/NoPadding";/*** 加密** @param src 数据源* @param key 密钥，长度必须是8的倍数* @return 返回加密后的数据*/public static byte[] encrypt(byte[] src, byte[] key) {SecureRandom sr = new SecureRandom();try {DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, securekey, sr);return cipher.doFinal(src);} catch (Exception e) {}return null;}/*** 生成密钥** @return* @throws NoSuchAlgorithmException*/public static byte[] initKey() throws NoSuchAlgorithmException {KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(DES);kg.init(16);SecretKey secretKey = kg.generateKey();return secretKey.getEncoded();}/*** 解密** @param src 数据源* @param key 密钥，长度必须是8的倍数* @return 返回解密后的原始数据*/public static byte[] decrypt(byte[] src, byte[] key) {SecureRandom sr = new SecureRandom();try {DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(DES);SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(dks);Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, securekey, sr);return cipher.doFinal(src);} catch (Exception e) {}return null;}}

package com.yuyh.keydemo;/*** bcd码 与 String 转化*/
public class Utils {public static String bcd2Str(byte[] b) {char[] HEX_DIGITS = new char[]{'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'};StringBuilder sb = new StringBuilder(b.length * 2);for (int i = 0; i < b.length; ++i) {sb.append(HEX_DIGITS[(b[i] & 240) >>> 4]);sb.append(HEX_DIGITS[b[i] & 15]);}return sb.toString();}public static byte[] str2Bcd(String asc) {int len = asc.length();int mod = len % 2;if (mod != 0) {asc = "0" + asc;len = asc.length();}byte[] abt = new byte[len];if (len >= 2) {len /= 2;}byte[] bbt = new byte[len];abt = asc.getBytes();for (int p = 0; p < asc.length() / 2; ++p) {int j;if (abt[2 * p] >= 97 && abt[2 * p] <= 122) {j = abt[2 * p] - 97 + 10;} else if (abt[2 * p] >= 65 && abt[2 * p] <= 90) {j = abt[2 * p] - 65 + 10;} else {j = abt[2 * p] - 48;}int k;if (abt[2 * p + 1] >= 97 && abt[2 * p + 1] <= 122) {k = abt[2 * p + 1] - 97 + 10;} else if (abt[2 * p + 1] >= 65 && abt[2 * p + 1] <= 90) {k = abt[2 * p + 1] - 65 + 10;} else {k = abt[2 * p + 1] - 48;}int a = (j << 4) + k;byte b = (byte) a;bbt[p] = b;}return bbt;}
}

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