加解密算法分析

日常開發(fā)中，無論你是使用什么語言，都應(yīng)該遇到過使用加解密的使用場景，比如接口數(shù)據(jù)需要加密傳給前端保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；HTTPS使用證書的方式首先進(jìn)行非對稱加密，將客戶端的私匙傳遞給服務(wù)端，然后雙方后面的通信都使用該私匙進(jìn)行對稱加密傳輸；使用MD5進(jìn)行文件一致性校驗(yàn)，等等很多的場景都使用到了加解密技術(shù)。

很多時候我們對于什么時候要使用什么樣的加解密方式是很懵的。因?yàn)榭捎玫募咏饷芊桨笇?shí)在是太多，大家對加解密技術(shù)的類型可能不是很清楚，今天這篇文章就來梳理一下目前主流的加解密技術(shù)，本篇文檔只針對算法做科普性說明，不涉及具體算法分析。日常使用的加解密大致可以分為以下四類：

1. 散列函數(shù)(也稱信息摘要)算法
2. 對稱加密算法
3. 非對稱加密算法
4. 組合加密技術(shù)
   

1. 散列函數(shù)算法

聽名字似乎不是一種加密算法，類似于給一個對象計(jì)算出hash值。所以這種算法一般用于數(shù)據(jù)特征提取。常用的散列函數(shù)包括：MD5、SHA1、SHA2（包括SHA128、SHA256等）散列函數(shù)的應(yīng)用很廣，散列函數(shù)有個特點(diǎn)，它是一種單向加密算法，只能加密、無法解密。

1.1 MD5

先來看MD5算法，MD5算法是廣為使用的數(shù)據(jù)特征提取算法，最常見的就是我們在下載一些軟件，網(wǎng)站都會提供MD5值給你進(jìn)行校驗(yàn)，你可以通過MD5值是否一致來檢查當(dāng)前文件是否被別人篡改。MD5算法具有以下特點(diǎn)：

1. 任意長度的數(shù)據(jù)得到的MD5值長度都是相等的；
2. 對原數(shù)據(jù)進(jìn)行任一點(diǎn)修改，得到的MD5值就會有很大的變化；
3. 散列函數(shù)的不可逆性，即已知原數(shù)據(jù)，無法通過特征值反向獲取原數(shù)據(jù)。（需要說明的是2004年的國際密碼討論年會（CRYPTO）尾聲，王小云及其研究同事展示了MD5、SHA-0及其他相關(guān)雜湊函數(shù)的雜湊沖撞。也就是說，她找出了第一個 兩個值不同，但 MD5 值相同的碰撞的例子。這個應(yīng)該不能稱之為破解）
   

1.2 MD5用途：

1. 防篡改。上面說過用于文件完整性校驗(yàn)。
2. 用于不想讓別人看到明文的地方。比如用戶密碼入庫，可以將用戶密碼使用MD5加密存儲，下次用戶輸入密碼登錄只用將他的輸入進(jìn)行MD5加密與數(shù)據(jù)庫的值判斷是否一致即可，這樣就有效防止密碼泄露的風(fēng)險。
3. 用于文件秒傳。比如百度云的文件秒傳功能可以用這種方式來實(shí)現(xiàn)。在你點(diǎn)擊上傳的時候，前端同學(xué)會先計(jì)算文件的MD5值然后與服務(wù)端比對是否存在，如果有就會告訴你文件上傳成功，即完成所謂的秒傳。
   

在JDK中提供了MD5的實(shí)現(xiàn)：java.security包中有個類MessageDigest，MessageDigest 類為應(yīng)用程序提供信息摘要算法的功能，如 MD5 或 SHA 算法。信息摘要是安全的單向哈希函數(shù)，它接收任意大小的數(shù)據(jù)，輸出固定長度的哈希值。

MessageDigest 對象使用getInstance函數(shù)初始化，該對象通過使用 update 方法處理數(shù)據(jù)。任何時候都可以調(diào)用 reset 方法重置摘要。一旦所有需要更新的數(shù)據(jù)都已經(jīng)被更新了，應(yīng)該調(diào)用 digest 方法之一完成哈希計(jì)算。

對于給定數(shù)量的更新數(shù)據(jù)，digest 方法只能被調(diào)用一次。digest 被調(diào)用后，MessageDigest 對象被重新設(shè)置成其初始狀態(tài)。

下面的例子展示了使用JDK自帶的MessageDigest類使用MD5算法。同時也展示了如果使用了update方法后沒有調(diào)用digest方法，則會累計(jì)當(dāng)前所有的update中的值在下一次調(diào)用digest方法的時候一并輸出：

package other;

import java.security.MessageDigest;

/**
 * @author: rickiyang
 * @date: 2019/9/13
 * @description:
 */
public class MD5Test {

 static char[] hex = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'};

 public static void main(String[] args) {
 try {
  //申明使用MD5算法
  MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
  md5.update("a".getBytes());//
  System.out.println("md5(a)=" + byte2str(md5.digest()));
  md5.update("a".getBytes());
  md5.update("bc".getBytes());
  System.out.println("md5(abc)=" + byte2str(md5.digest()));
  //你會發(fā)現(xiàn)上面的md5值與下面的一樣
  md5.update("abc".getBytes());
  System.out.println("md5(abc)=" + byte2str(md5.digest()));
 } catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
 }
 }

 /**
 * 將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制字符串
 *
 * @param bytes
 * @return
 */
 private static String byte2str(byte[] bytes) {
 int len = bytes.length;
 StringBuffer result = new StringBuffer();
 for (int i = 0; i < len; i++) {
  byte byte0 = bytes[i];
  result.append(hex[byte0 >>> 4 & 0xf]);
  result.append(hex[byte0 & 0xf]);
 }
 return result.toString();
 }
}

輸出：

md5(a)=0CC175B9C0F1B6A831C399E269772661
md5(abc)=900150983CD24FB0D6963F7D28E17F72
md5(abc)=900150983CD24FB0D6963F7D28E17F72

1.3 SHA系列算法

Secure Hash Algorithm，是一種與MD5同源的數(shù)據(jù)加密算法。SHA算法能計(jì)算出一個數(shù)位信息所對應(yīng)到的，長度固定的字串，又稱信息摘要。而且如果輸入信息有任何的不同，輸出的對應(yīng)摘要不同的機(jī)率非常高。因此SHA算法也是FIPS所認(rèn)證的五種安全雜湊算法之一。原因有兩點(diǎn)：一是由信息摘要反推原輸入信息，從計(jì)算理論上來說是極為困難的；二是，想要找到兩組不同的輸入信息發(fā)生信息摘要碰撞的幾率，從計(jì)算理論上來說是非常小的。任何對輸入信息的變動，都有很高的幾率導(dǎo)致的信息摘要大相徑庭。

SHA實(shí)際上是一系列算法的統(tǒng)稱，分別包括：SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384以及SHA-512。后面4中統(tǒng)稱為SHA-2，事實(shí)上SHA-224是SHA-256的縮減版，SHA-384是SHA-512的縮減版。各中SHA算法的數(shù)據(jù)比較如下表，其中的長度單位均為位：

SHA-1算法輸入報文的最大長度不超過264位，產(chǎn)生的輸出是一個160位的報文摘要。輸入是按512 位的分組進(jìn)行處理的。SHA-1是不可逆的、防沖突，并具有良好的雪崩效應(yīng)。

上面提到的MessageDigest類同時也支持SHA系列算法，使用方式與MD5一樣，注意SHA不同的類型：

MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA");
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-224");
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-384");

2. 對稱加密算法

所謂的對稱加密，意味著加密者和解密者需要同時持有一份相同的密匙，加密者用密匙加密，解密者用密匙解密即可。

常用的對稱加密算法包括DES算法、AES算法等。 由于對稱加密需要一個秘鑰，而秘鑰在加密者與解密者之間傳輸又很難保證安全性，所以目前用對稱加密算法的話主要是用在加密者解密者相同，或者加密者解密者相對固定的場景。

對稱算法又可分為兩類：

第一種是一次只對明文中的單個位（有時對字節(jié)）運(yùn)算的算法稱為序列算法或序列密碼；

另一種算法是對明文的一組位進(jìn)行運(yùn)算，這些位組稱為分組，相應(yīng)的算法稱為分組算法或分組密碼。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)密碼算法的典型分組長度為64位――這個長度既考慮到分析破譯密碼的難度，又考慮到使用的方便性。

2.1 BASE64算法

我們很熟悉的BASE64算法就是一個沒有秘密的對稱加密算法。因?yàn)樗募用芙饷芩惴ǘ际枪_的，所以加密數(shù)據(jù)是沒有任何秘密可言，典型的防菜鳥不防程序員的算法。

BASE64算法作用：

用于簡單的數(shù)據(jù)加密傳輸；

1. 用于數(shù)據(jù)傳輸過程中的轉(zhuǎn)碼，解決中文問題和特殊符號在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的亂碼現(xiàn)象。
2. 網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中如果雙方使用的編解碼字符集方式不一致，對于中文可能會出現(xiàn)亂碼；與此類似，網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖址⒉蝗强纱蛴〉淖址热缍M(jìn)制文件、圖片等。Base64的出現(xiàn)就是為了解決此問題，它是基于64個可打印的字符來表示二進(jìn)制的數(shù)據(jù)的一種方法。

BASE64原理

BASE64的原理比較簡單，每當(dāng)我們使用BASE64時都會先定義一個類似這樣的數(shù)組：

['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']

上面就是BASE64的索引表，字符選用了"A-Z、a-z、0-9、+、/" 64個可打印字符，這是標(biāo)準(zhǔn)的BASE64協(xié)議規(guī)定。在日常使用中我們還會看到“=”或“==”號出現(xiàn)在BASE64的編碼結(jié)果中，“=”在此是作為填充字符出現(xiàn)。

JDK提供了BASE64的實(shí)現(xiàn)：BASE64Encoder，我們可以直接使用：

//使用base64加密
BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder(); 
String encrypt = encoder.encode(str.getBytes()); 
//使用base64解密
BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder(); 
String decrypt = new String(decoder.decodeBuffer(encryptStr)); 

2.2 DES

DES (Data Encryption Standard)，在很長時間內(nèi)，許多人心目中“密碼生成”與DES一直是個同義詞。

DES是一個分組加密算法，典型的DES以64位為分組對數(shù)據(jù)加密，加密和解密用的是同一個算法。它的密鑰長度是56位（因?yàn)槊總€第8 位都用作奇偶校驗(yàn)），密鑰可以是任意的56位的數(shù)，而且可以任意時候改變。

DES加密過程大致如下：

1. 首先需要從用戶處獲取一個64位長的密碼口令，然后通過等分、移位、選取和迭代形成一套16個加密密鑰，分別供每一輪運(yùn)算中使用；
2. 然后將64位的明文分組M進(jìn)行操作，M經(jīng)過一個初始置換IP，置換成m0。將m0明文分成左半部分和右半部分m0 = (L0，R0)，各32位長。然后進(jìn)行16輪完全相同的運(yùn)算（迭代），這些運(yùn)算被稱為函數(shù)f，在每一輪運(yùn)算過程中數(shù)據(jù)與相應(yīng)的密鑰結(jié)合；
3. 在每一輪迭代中密鑰位移位，然后再從密鑰的56位中選出48位。通過一個擴(kuò)展置換將數(shù)據(jù)的右半部分?jǐn)U展成48位，并通過一個異或操作替代成新的48位數(shù)據(jù)，再將其壓縮置換成32位。這四步運(yùn)算構(gòu)成了函數(shù)f。然后，通過另一個異或運(yùn)算，函數(shù)f的輸出與左半部分結(jié)合，其結(jié)果成為新的右半部分，原來的右半部分成為新的左半部分。將該操作重復(fù)16次；
4. 經(jīng)過16輪迭代后，左，右半部分合在一起經(jīng)過一個末置換（數(shù)據(jù)整理），這樣就完成了加密過程。

對于DES解密的過程大家猛然一想應(yīng)該是使用跟加密過程相反的算法，事實(shí)上解密和加密使用的是一樣的算法，有區(qū)別的地方在于加密和解密在使用密匙的時候次序是相反的。比如加密的時候是K0,K1,K2......K15，那么解密使用密匙的次序就是倒過來的。之所以能用相同的算法去解密，這跟DES特意設(shè)計(jì)的加密算法有關(guān)，感興趣的同學(xué)可以深入分析。

2.3 AES

高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES,Advanced Encryption Standard)，與DES一樣，使用AES加密函數(shù)和密匙來對明文進(jìn)行加密，區(qū)別就是使用的加密函數(shù)不同。

上面說過DES的密鑰長度是56比特，因此算法的理論安全強(qiáng)度是2^56。但以目前計(jì)算機(jī)硬件的制作水準(zhǔn)和升級情況，破解DES可能只是山脈問題，最終NIST(美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（National Institute of Standards and Technology))選擇了分組長度為128位的Rijndael算法作為AES算法。

AES為分組密碼，分組密碼也就是把明文分成一組一組的，每組長度相等，每次加密一組數(shù)據(jù)，直到加密完整個明文。在AES標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，分組長度只能是128位，也就是說，每個分組為16個字節(jié)（每個字節(jié)8位）。密鑰的長度可以使用128位、192位或256位。密鑰的長度不同，推薦加密輪數(shù)也不同，如下表所示：

3. 非對稱加密

非對稱加密算法的特點(diǎn)是，秘鑰一次會生成一對，其中一份秘鑰由自己保存，不能公開出去，稱為“私鑰”，另外一份是可以公開出去的，稱為“公鑰”。

將原文用公鑰進(jìn)行加密，得到的密文只有用對應(yīng)私鑰才可以解密得到原文；

將原文用私鑰加密得到的密文，也只有用對應(yīng)的公鑰才能解密得到原文；

因?yàn)榧用芎徒饷苁褂玫氖莾蓚€不同的密鑰，所以這種算法叫作非對稱加密算法。

與對稱加密算法的對比

• 優(yōu)點(diǎn)：其安全性更好，對稱加密的通信雙方使用相同的秘鑰，如果一方的秘鑰遭泄露，那么整個通信就會被破解。而非對稱加密使用一對秘鑰，一個用來加密，一個用來解密，而且公鑰是公開的，秘鑰是自己保存的，不需要像對稱加密那樣在通信之前要先同步秘鑰。
• 缺點(diǎn)：非對稱加密的缺點(diǎn)是加密和解密花費(fèi)時間長、速度慢，只適合對少量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

在非對稱加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、ESA、背包算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）等。不同算法的實(shí)現(xiàn)機(jī)制不同。

非對稱加密工作原理

下面我們就看一下非對稱加密的工作原理。

• 乙方生成一對密鑰（公鑰和私鑰）并將公鑰向其它方公開。
• 得到該公鑰的甲方使用該密鑰對機(jī)密信息進(jìn)行加密后再發(fā)送給乙方。
• 乙方再用自己保存的另一把專用密鑰（私鑰）對加密后的信息進(jìn)行解密。乙方只能用其專用密鑰（私鑰）解密由對應(yīng)的公鑰加密后的信息。
• 在傳輸過程中，即使攻擊者截獲了傳輸?shù)拿芪?，并得到了乙的公鑰，也無法破解密文，因?yàn)橹挥幸业乃借€才能解密密文。同樣，如果乙要回復(fù)加密信息給甲，那么需要甲先公布甲的公鑰給乙用于加密，甲自己保存甲的私鑰用于解密。
  

非對稱加密鼻祖：RSA

RSA算法基于一個十分簡單的數(shù)論事實(shí)：將兩個大質(zhì)數(shù)（素數(shù)）相乘十分容易，但是想要對其乘積進(jìn)行因式分解卻極其困難，因此可以將乘積公開作為加密密鑰。比如：取兩個簡單的質(zhì)數(shù)：67，73，得到兩者乘積很簡單4891；但是要想對4891進(jìn)行因式分解，其工作量成幾何增加。

應(yīng)用場景：

HTTPS請求的SSL層。

在JDK中也提供了RSA的實(shí)現(xiàn)，下面給出示例：

	/**
 * 創(chuàng)建密匙對
 *
 * @return
 */
 private KeyPair genKeyPair() {
 //創(chuàng)建 RSA Key 的生產(chǎn)者。
 KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");

 //利用用戶密碼作為隨機(jī)數(shù)初始化出 1024 比特 Key 的生產(chǎn)者。
 //SecureRandom 是生成安全隨機(jī)數(shù)序列，password.getBytes() 是種子，只要種子相同，序列就一樣。
 keyPairGen.initialize(1024, new SecureRandom("password".getBytes()));

 //創(chuàng)建密鑰對
 return keyPairGen.generateKeyPair();
 }


 /**
 * 生成公匙
 *
 * @return
 */
 public PublicKey genPublicKey() {
 try {
  //創(chuàng)建密鑰對
  KeyPair keyPair = genKeyPair();

  //生成公鑰
  PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
  X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey.getEncoded());
  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
  publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
  return publicKey;
 } catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
 }
 return null;

 }

 /**
 * 生成私匙
 *
 * @return
 */
 public PrivateKey genPrivateKey() {
 try {
  //創(chuàng)建密鑰對
  KeyPair keyPair = genKeyPair();

  //生成私匙
  PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
  X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(privateKey.getEncoded());
  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
  return keyFactory.generatePrivate(keySpec);
 } catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
 }
 return null;
 }

 /**
 * 公鑰加密
 *
 * @param data
 * @param publicKey
 * @return
 * @throws Exception
 */
 public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String publicKey)
  throws Exception {
 X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey.getBytes());
 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
 Key publicK = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
 // 對數(shù)據(jù)加密
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicK);
 int inputLen = data.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 對數(shù)據(jù)分段加密
 while (inputLen - offSet > 0) {
  if (inputLen - offSet > 117) {
  cache = cipher.doFinal(data, offSet, 117);
  } else {
  cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
  }
  out.write(cache, 0, cache.length);
  i++;
  offSet = i * 117;
 }
 byte[] encryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return encryptedData;
 }

 /**
 * 私鑰解密
 *
 * @param encryptedData
 * @param privateKey
 * @return
 * @throws Exception
 */
 public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encryptedData,
      String privateKey) throws Exception {
 PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey.getBytes());
 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
 Key privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateK);
 int inputLen = encryptedData.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 對數(shù)據(jù)分段解密
 while (inputLen - offSet > 0) {
  if (inputLen - offSet > 118) {
  cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, 118);
  } else {
  cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
  }
  out.write(cache, 0, cache.length);
  i++;
  offSet = i * 118;
 }
 byte[] decryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return decryptedData;
 }

 /**
 * 私鑰加密
 *
 * @param data
 * @param privateKey
 * @return
 * @throws Exception
 */
 public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String privateKey)
  throws Exception {
 PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(publicKey.getBytes());
 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
 Key privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateK);
 int inputLen = data.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 對數(shù)據(jù)分段加密
 while (inputLen - offSet > 0) {
  if (inputLen - offSet > 117) {
  cache = cipher.doFinal(data, offSet, 117);
  } else {
  cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
  }
  out.write(cache, 0, cache.length);
  i++;
  offSet = i * 117;
 }
 byte[] encryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return encryptedData;
 }

	/**
 * 公鑰解密
 *
 * @param encryptedData
 * @param publicKey
 * @return
 * @throws Exception
 */
 public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] encryptedData,
      String publicKey) throws Exception {
 X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey.getBytes());
 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
 Key publicK = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicK);
 int inputLen = encryptedData.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 對數(shù)據(jù)分段解密
 while (inputLen - offSet > 0) {
  if (inputLen - offSet > 118) {
  cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, 118);
  } else {
  cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
  }
  out.write(cache, 0, cache.length);
  i++;
  offSet = i * 118;
 }
 byte[] decryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return decryptedData;
 }

4. 組合加密

上面介紹的3種加密技術(shù)，每一種都有自己的特點(diǎn)，比如散列技術(shù)用于特征值提取，對稱加密速度雖快但是有私匙泄露的危險，非對稱加密雖然安全但是速度卻慢?；谶@些情況，現(xiàn)在的加密技術(shù)更加趨向于將這些加密的方案組合起來使用，基于此來研發(fā)新的加密算法。

MAC（Message Authentication Code，消息認(rèn)證碼算法）是含有密鑰散列函數(shù)算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基礎(chǔ)上加上了密鑰。因此MAC算法也經(jīng)常被稱作HMAC算法。MAC（Message Authentication Code，消息認(rèn)證碼算法）是含有密鑰散列函數(shù)算法，HMAC加密可以理解為加鹽的散列算法，此處的“鹽”就相當(dāng)于HMAC算法的秘鑰。

HMAC算法的實(shí)現(xiàn)過程需要一個加密用的散列函數(shù)（表示為H）和一個密鑰。

經(jīng)過MAC算法得到的摘要值也可以使用十六進(jìn)制編碼表示，其摘要值得長度與實(shí)現(xiàn)算法的摘要值長度相同。例如 HmacSHA算法得到的摘要長度就是SHA1算法得到的摘要長度，都是160位二進(jìn)制數(shù)，換算成十六進(jìn)制的編碼為40位。

MAC算法的實(shí)現(xiàn)：

過程如下：

1. 在密鑰key后面添加0來創(chuàng)建一個長為B(64字節(jié))的字符串（str）；
2. 將上一步生成的字符串(str) 與ipad（0x36）做異或運(yùn)算，形成結(jié)果字符串（istr）;
3. 將數(shù)據(jù)流data附加到第二步的結(jié)果字符串(istr)的末尾；
4. 做md5運(yùn)算于第三步生成的數(shù)據(jù)流(istr)；
5. 將第一步生成的字符串(str) 與opad（0x5c）做異或運(yùn)算，形成結(jié)果字符串（ostr），再將第四步的結(jié)果(istr) 附加到第五步的結(jié)果字符串（ostr）的末尾做md5運(yùn)算于第6步生成的數(shù)據(jù)流（ostr），最終輸出結(jié)果(out)
   

注意：如果第一步中，key的長度klen大于64字節(jié)，則先進(jìn)行md5運(yùn)算，使其長度klen = 16字節(jié)。

JDK中的實(shí)現(xiàn)：

public static void jdkHmacMD5() {
 try {
 // 初始化KeyGenerator
 KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
 // 產(chǎn)生密鑰
 SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
 // 獲取密鑰
 byte[] key = secretKey.getEncoded();
 //  byte[] key = Hex.decodeHex(new char[]{'1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e'});
 // 還原密鑰
 SecretKey restoreSecretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD5");
 // 實(shí)例化MAC
 Mac mac = Mac.getInstance(restoreSecretKey.getAlgorithm());
 // 初始化MAC
 mac.init(restoreSecretKey);
 // 執(zhí)行摘要
 byte[] hmacMD5Bytes = mac.doFinal("data".getBytes());
 System.out.println("jdk hmacMD5:" + new String(hmacMD5Bytes));
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 }
}

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