哈希算法

概述

哈希算法又称摘要算法，将任意一组数据利用指定算法得到一个固定长度的字节数组(输出摘要)，目的是为了验证原始数据是否被篡改；

特点

当原始数据相同时，经过哈希算法所得到的结果一定相同

当原始数据不同时，经过哈希算法所得到的结果可能相同（哈希碰撞）

哈希碰撞：输入两个不同数据得到相同的输出结果；当然哈希碰撞是不可避免的，原因是输出字节的长度是固定的，而输入的数据长度却是不固定的，将一个无限的输入集合映射到一个有限的输出集合，必然会产生碰撞

一个安全的哈希算法必须满足：碰撞概率低、输出结果无规律

输出结果无规律：输入任意一个bit所造成的输出结果完全不同，很难从输出结果反推出输入数据（只能依赖暴力穷举）

用途

校验下载文件

判断下载到本地的软件是否是未经篡改的文件？我们只需要自己计算一下本地文件的哈希值，再与官网公开的哈希值对比，如果相同，说明文件下载正确，否则，说明文件已被篡改。

储存用户密码

如果将用户的原始口令直接存放到数据库中，数据库数据一旦泄漏，黑客会直接获取用户明文口令。那么我们就应该存储用户口令的哈希，例如在用户输入原始口令后，系统计算用户输入的原始口令的MD5并与数据库存储的MD5对比，如果一致，说明口令正确，否则，口令错误。即使数据库泄漏，黑客也无法拿到用户的原始口令。想要拿到用户的原始口令，必须用暴力穷举的方法逐个尝试直到某个口令计算的MD5恰好等于指定值。
使用哈希口令时，还要注意防止彩虹表攻击。彩虹表是一个预先计算好的常用口令，用彩虹表和它们的MD5表对照，如果用户使用了常用口令，黑客从MD5一下就能反查到原始口令；这就是为什么不要使用常用密码，以及不要使用生日作为密码的原因。

常用哈希算法

算法	输出长度（位）	输出字节长度
MD5	128 bits	16 bytes
SHA-1	160 bits	20 bytes
RipeMD-160	160 bits	20 bytes
SHA-256	256 bits	32 bytes
SHA-512	512 bits	64 bytes

SHA-1

Java标准库提供了常用的算法，并且不同算法的代码形式相同，我们以SHA-1为例，观察如何利用哈希算法得到加密字节数组:

public class Hash01 {public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {//获取基于SHA-1加密算法的工具对象MessageDigest mds=MessageDigest.getInstance("SHA-1");//更新原始数据mds.update("hello".getBytes());mds.update("would".getBytes());//获取加密后的结果byte[] resultByteArray=mds.digest();System.out.println("加密后字节数组结果："+Arrays.toString(resultByteArray));//只要内容相同，加密结果就相同MessageDigest tempMds=MessageDigest.getInstance("SHA-1");tempMds.update("hellowould".getBytes());byte[] tempresultByteArray=tempMds.digest();System.out.println("相同数据加密后字节数组结果："+Arrays.toString(tempresultByteArray));}
}

代码输出结果：

加密后字节数组结果：[-123, -47, -11, -94, -101, -78, -6, -76, 41, -73, 26, 14, -124, 5, -17, -28, 29, 79, -104, -108]
相同数据加密后字节数组结果：[-123, -47, -11, -94, -101, -78, -6, -76, 41, -73, 26, 14, -124, 5, -17, -28, 29, 79, -104, -108]

我们可以将字节数组处理成一段编码：

        StringBuilder resultStr=new StringBuilder();for(byte bit:resultByteArray) {resultStr.append(String.format("%02x", bit));}System.out.println("处理后密文："+resultStr);System.out.println("处理后密文长度："+resultStr.length());

编码结果：

处理后密文：85d1f5a29bb2fab429b71a0e8405efe41d4f9894
处理后密文长度：40

类似的，计算MD5、SHA-256、SHA-512只要传入相应的哈希算法名称，Java标准库支持的哈希算法都可以使用此代码形式得到密文；

RipeMD-160

不过虽然Java标准库中提供了一系列常用的标准算法，仍然有一些我们想用的某种算法没有在标准库里；

解决的方式有两种：一是自己写，二是找一个现成的第三方库直接使用

在这里我们就不得不提到一个第三方开源库：BouncyCastle ，它提供了一些Java标准库没有的一些算法，例如：RipeMD160算法；

RipeMD160是基于Merkle-Damgård结构的加密哈希算法，它是比特币的标准之一。RipeMD160是RIPEMD的增强版本，RipeMD160算法可以产生160位哈希摘要；

用法

在使用RipeMD160算法之前，我们必须要把BouncyCastle 提供的bcprov-jdk5on-1.70.jar添加至classpath，添加成功jar包后，就可以使用java.security包下提供的一种标准机制，允许第三方库无缝接入；

要使用BouncyCastle 提供的RipeMD160算法需要先注册BouncyCastle，在这里我们就要提到security类提供的addProvider(Provider provider)方法，他的作用就是：注册bouncycastle类提供的通知类对象BouncyCastleProvider

    public static int addProvider(Provider provider) {/** We can't assign a position here because the statically* registered providers may not have been installed yet.* insertProviderAt() will fix that value after it has* loaded the static providers.*/return insertProviderAt(provider, 0);}

代码如下：

//使用第三方类库bouncycastle提供RipeMD160算法加密
public class Bouncy01 {public static void main(String[] args) {try {//注册bouncycastle类提供的通知类对象BouncyCastleProviderSecurity.addProvider(new BouncyCastleProvider());//获取RipeMD160算法的摘要对象（加密信息）MessageDigest digest=MessageDigest.getInstance("RipeMD160");//更新原始数据digest.update("helloWould".getBytes());//获取信息摘要（加密）byte[] resultByteArray=digest.digest();//信息摘要的字节长度和内容System.out.println(Arrays.toString(resultByteArray));System.out.println(resultByteArray.length);//十六进制内容字符串String hex=new BigInteger(1, resultByteArray).toString(16);System.out.println(hex);System.out.println(hex.length());} catch (NoSuchAlgorithmException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}
}

对称式加密

概述

对称加密算法就是传统的用一个密码进行加密和解密；

常用对称算法

算法	密钥长度	工作模式	填充模式
DES	56/64	ECB/CBC/PCBC/CTR/...	NoPadding/PKCS5Padding/...
AES	128/192/256	ECB/CBC/PCBC/CTR/...	NoPadding/PKCS5Padding/PKCS7Padding/...
IDEA	128	ECB	PKCS5Padding/PKCS7Padding/...

注：由于DES密钥过短，可以在短时间内被暴力破解，并不推荐使用

密钥长度直接决定加密强度，而工作模式和填充模式相当于是对称算法的参数和格式选择，Java标准库并不包括所有的工作模式和填充模式，一般情况选择常用的就可以了；

AES算法

AES算法目前是应用最广泛的加密运算，常见工作模式：ECB、CBC;

ECB模式

ECB模式是最简单的AES加密模式，它只需要一个固定长度的密钥，固定的明文会生成固定的密文，这种一对一的加密方式会导致安全性降低；

import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;public class Aes01 {public static void main(String[] args) {try {//原文String password="hello,world";//128位密钥==16 bytes keybyte[] key="1234567890abcdef".getBytes();//加密byte[] data=password.getBytes();byte[] encrypted=encrypt(key, data);System.out.println("加密："+Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted));//解密System.out.println("解密："+new String(decrypt(key, encrypted)));} catch (InvalidKeyException e) {e.printStackTrace();} catch (NoSuchAlgorithmException e) {e.printStackTrace();} catch (NoSuchPaddingException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalBlockSizeException e) {e.printStackTrace();} catch (BadPaddingException e) {e.printStackTrace();}}//加密public static byte[] encrypt(byte[] key,byte[] data) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {//创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");//根据key的字节内容，回复密钥对象SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");//初始化密钥：设置加密模式cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec);//根据原始内容（字节），进行加密return cipher.doFinal(data);}//解密public static byte[] decrypt(byte[] key,byte[] data) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {//创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");//根据key的字节内容，回复密钥对象SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");//初始化密钥：设置解密模式cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec);//根据原始内容（字节），进行解密return cipher.doFinal(data);}
}

CBC模式

在CBC模式下，需要一个随机生成的16字节IV参数，必须使用SecureRandom生成。因为多了一个IvParameterSpec实例，因此，初始化方法需要调用Cipher的一个重载方法并传入IvParameterSpec。观察输出，可以发现每次生成的IV不同，密文也不同；

import java.security.InvalidAlgorithmParameterException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Arrays;
import java.util.Base64;import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;public class Cbc01 {public static void main(String[] args) {try {//原文String password="hello,world";//128位密钥==16 bytes keybyte[] key="1234567890abcdef1234567890abcdef".getBytes();//加密byte[] data=password.getBytes();byte[] encrypted=encrypt(key, data);System.out.println("加密数组："+Arrays.toString(encrypted));System.out.println("加密："+Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted));//解密System.out.println("解密："+new String(decrypt(key, encrypted)));} catch (InvalidKeyException e) {e.printStackTrace();} catch (NoSuchAlgorithmException e) {e.printStackTrace();} catch (NoSuchPaddingException e) {e.printStackTrace();} catch (IllegalBlockSizeException e) {e.printStackTrace();} catch (BadPaddingException e) {e.printStackTrace();} catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {e.printStackTrace();}}//加密public static byte[] encrypt(byte[] key,byte[] data) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException {//创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");//根据key的字节内容，回复密钥对象SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");//CBC模式需要生成一个16bytes的initialization vector(iv)SecureRandom random=SecureRandom.getInstanceStrong();byte[] iv=random.generateSeed(16);//生成16个字节的随机数System.out.println(Arrays.toString(iv));IvParameterSpec ivps=new IvParameterSpec(iv);//随机数封装为IvParameterSpec参数//初始化密钥：设置加密模式，密钥，iv参数cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keySpec,ivps);//加密byte[] encry=cipher.doFinal(data);//iv不需要保密，把iv和密文一起返回return join(iv,encry);}//解密public static byte[] decrypt(byte[] key,byte[] data) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidAlgorithmParameterException {//把data分割成IV和密文byte[] iv=new byte[16];byte[] encry=new byte[data.length-16];System.arraycopy(data, 0, iv, 0, iv.length);//ivSystem.arraycopy(data, iv.length, encry, 0, encry.length);//密文
//      System.out.println(Arrays.toString(iv));
//      System.out.println(Arrays.toString(encry));//解密：//创建密码对象，需要传入算法/工作模式/填充模式Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");//根据key的字节内容，回复密钥对象SecretKey keySpec=new SecretKeySpec(key, "AES");IvParameterSpec ivps=new IvParameterSpec(iv);//初始化密钥：设置解密模式cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec,ivps);//根据原始内容（字节），进行解密return cipher.doFinal(encry);}public static byte[] join(byte[] iv,byte[] encry) {byte[] r=new byte[iv.length+encry.length];System.arraycopy(iv, 0, r, 0, iv.length);System.arraycopy(encry, 0, r, iv.length, encry.length);System.out.println("iv："+Arrays.toString(iv));System.out.println("密文："+Arrays.toString(encry));return r;}
}

非对称式加密

概述

非对称加密是指加密和解密使用的不是相同的密钥，只有同一个公钥-私钥对才能正常加解密。典型的非对称式加密算法就是RSA算法；

import java.math.BigInteger;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;import javax.crypto.Cipher;//RSA
public class KeyPairRSA {public static void main(String[] args) throws Exception {// 明文:byte[] plain = "Hello, encrypt use RSA".getBytes("UTF-8");// 创建公钥／私钥对:Human alice = new Human("Alice");// 用Alice的公钥加密:// 获取Alice的公钥，并输出byte[] pk = alice.getPublicKey();System.out.println(String.format("publickey(公钥)：%x", new BigInteger(1, pk)));// 使用公钥加密byte[] encrypted = alice.encrypt(plain);System.out.println(String.format("encrypted: %x", new BigInteger(1, encrypted)));// 用Alice的私钥解密:// 获取Alice的私钥，并输出byte[] sk = alice.getPrivateKey();System.out.println(String.format("privatekey(私钥)：%x", new BigInteger(1, sk)));// 使用私钥解密byte[] decrypted = alice.decrypt(encrypted);System.out.println(new String(decrypted, "UTF-8"));}
}//用户类
class Human {// 姓名String name;// 私钥:PrivateKey sk;// 公钥:PublicKey pk;// 构造方法public Human(String name) throws GeneralSecurityException {// 初始化姓名this.name = name;// 生成公钥／私钥对:KeyPairGenerator kpGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");kpGen.initialize(1024);KeyPair kp = kpGen.generateKeyPair();this.sk = kp.getPrivate();this.pk = kp.getPublic();}// 把私钥导出为字节public byte[] getPrivateKey() {return this.sk.getEncoded();}// 把公钥导出为字节public byte[] getPublicKey() {return this.pk.getEncoded();}// 用公钥加密:public byte[] encrypt(byte[] message) throws GeneralSecurityException {Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, this.pk); // 使用公钥进行初始化return cipher.doFinal(message);}// 用私钥解密:public byte[] decrypt(byte[] input) throws GeneralSecurityException {Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, this.sk); // 使用私钥进行初始化return cipher.doFinal(input);}
}
、

总结

哈希算法可用于验证数据完整性，具有防篡改检测的功能；常用的哈希算法有MD5、SHA-1等；用哈希存储口令时要考虑彩虹表攻击。

对称加密算法使用同一个密钥进行加密和解密，常用算法有DES、AES和IDEA等；密钥长度由算法设计决定，AES的密钥长度是128/192/256位；使用对称加密算法需要指定算法名称、工作模式和填充模式。

非对称加密就是加密和解密使用的不是相同的密钥，只有同一个公钥-私钥对才能正常加解密；

Java加密总结：常见哈希算法总结、对称式加密与非对称式加密的对比相关推荐

Java加密：常见哈希算法总结
目录一.概述二.哈希碰撞三.常见的哈希算法四.简单应用代码实现下面先以MD5算法对密码进行加密为例: 哈希算法的用途扩展: 一.概述哈希算法(Hash)又称摘要算法(Digest ),它 ...
常见哈希算法以及Hmac算法，BouncyCastle总结
常见哈希算法总结 (1)什么是哈希算法? 哈希算法(Hash)又称摘要算法(Digest),它的作用是:对任意一组输出数据进行计算,得到一个固定长度的输出摘要.哈希算法的目的;为了验证原始数据是否被篡 ...
常见哈希算法对称加密算法与非对称加密算法
目录 1.常见哈希算法总结: 1.1.概述 1.2.常见的哈希算法 1.2.1.MD5和SHA-1 1.2.2.RipeMD-160 2.对称加密算法与非对称加密算对比 2.1 概述: 2.1.1对称 ...
Linux加密框架 crypto 哈希算法举例 MD5
参考链接 Linux加密框架 crypto 哈希算法说明同步哈希shash_alg | 异步哈希 ahash_alg | 通用部分抽象 hash_alg_common_CHYabc123456hh的 ...
java中的加密与安全——常见哈希算法总结，对称式加密及不对称式加密
目录一.编码算法 1.URL编码 1.1.概念 1.2.代码示例(编码和解码)对URL中的中文进行编码对URL中的中文进行解码 2.Base64编码 2.1.基本概念 2.2. 解码内容: 2.3 ...
逆向中常见的Hash算法和对称加密算法的分析
逆向中常常出现一些加密算法,如果我们能对这些加密算法进行快速识别则会大大减少我们逆向的难度,虽然IDA已有密码分析神器Findcrypt,但掌握手动分析方法能帮助我们应对更多的情况.这篇文章将介绍逆向 ...
用Java来写常见的排序算法
/*** 各种排序算法** @author huwei**/ public class Sort {public static void main(String[] args) {int[] a = ...
Linux crypto相关知识的汇总 Linux加密框架crypto对称算法和哈希算法加密模式
参考链接 Linux加密框架中的算法和算法模式(二)_家有一希的博客-CSDN博客对称算法分组算法模式 ECB模式 ECB模式下,明文数据被分为大小合适的分组,然后对每个分组独立进行加密或解密如 ...
Python之网络爬虫（selenium爬取动态网页、爬虫案例分析、哈希算法与RSA加密）
文章目录一.selenium爬取动态网页二.爬虫案例分析三.哈希hash算法与RSA加密一.selenium爬取动态网页 1.动态网页认知爬虫其实就是在模仿浏览器的行为应对要多次数据的交互 ...
算法系列：5分钟了解哈希算法
前言哈希算法是现代密码体系中的一个重要组成部分.大家比较感兴趣的数字货币,就使用了哈希算法. 哈希算法简介哈希(hash)算法又称为散列算法,通过hash算法,可以将任意长度的信息转换成一个固定长 ...

Java加密总结：常见哈希算法总结、对称式加密与非对称式加密的对比