Java安全之消息摘要

消息摘要又称数据指纹，主要用于数据的完整性校验，例如当你在apache下载一个jar包的时候，在下载列表中除了会提供下载链接，还会提供MD5摘要值，当你在下载完成后再对下载的文件计算摘要值，如果摘要值一致，则说明下载过程中没有发生数据丢失或更改，确保数据完整。

消息摘要的算法主要包含MD(Message Digest)、SHA(Secure Hash Algorithm)和MAC(Message Authentication Code)共3大系列，也是数据签名的核心算法。MD系列包含MD2,MD4,MD5共三种算法，其中MD5最常用也最完善；SHA算法主要包含SHA-1、SHA-224、SHA-256、、SHA-384、SHA-512等，其中SHA-1最常用；MAC算法综合了上述两种算法，主要包括HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512等，MAC算法综合MD5与SHA算法的优势，并加入了密钥的支持，是一种更为安全的消息摘要算法。

在应用程序中主要是为数据计算消息摘要与校验消息摘要，下面就看看在Java中是如何使用的，其入口类也称为引擎类为：java.security.MessageDigest，但使用MAC算法时引擎类为：javax.crypto.Mac。

一、MD与SHA系列

public class DigestTest {

    @Test
    public void test() throws Exception {
        String myInfo = "《Java精讲》公众号";
        //参数为消息摘要算法，在Java中默认支持的算法有：MD2、MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384、SHA-512
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
        //更新待计算摘要的数据，该方法可以调用多次，例如一个文件很大，需要分多次更新
        digest.update(myInfo.getBytes());
        //得到摘要结果
        byte[] result = digest.digest();
        //摘要其实是一段二进制数据，但为了方便人们查看，一般会将其用16进制字符串表示
        System.out.println("本信息摘要为：" + toHexString(result));

        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
        md.update(myInfo.getBytes());
        //isEqual方法用于判断两摘要值是否一致
        if(MessageDigest.isEqual(result, md.digest())) {
            System.out.println("摘要检查正常");
        } else {
            System.out.println("非法摘要");
        }
    }

    // 二行制数据转为16进制字符串
    public static String toHexString(byte[] data) {
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        String stmp = "";
        for (int n = 0; n < data.length; n++) {
            stmp = (java.lang.Integer.toHexString(data[n] & 0XFF));
            if (stmp.length() == 1) {
                builder.append("0");
            }
            builder.append(stmp);
        }
        return builder.toString().toUpperCase();
    }


    @Test
    public void testDigestInputStream() throws Exception {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
        String value = "Java精讲";
        byte[] bytes = value.getBytes();
        //还可以使用DigestInputStream来自动计算消息摘要，只要是从DigestInputStream流中读取的数据，
        //都会更新到MessageDigest中，相当于间接调用了MessageDigest的update方法
        DigestInputStream stream = new DigestInputStream(new ByteArrayInputStream(bytes), digest);
        //一定要开启，默认为开启
        stream.on(true);
        stream.read(bytes);
        byte[] result = stream.getMessageDigest().digest();
        System.out.println(toHexString(result));
        stream.close();
    }

    @Test
    public void testDigestOutStream() throws Exception {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
        String value = "Java精讲";
        byte[] bytes = value.getBytes();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        //与DigestInputStream相似，只不过使用DigestOutputStream时是从其流出的数据都会更新到MessageDigest中
        DigestOutputStream stream = new DigestOutputStream(baos, digest);
        //一定要开启，默认为开启
        stream.on(true);
        stream.write(bytes);
        byte[] result = stream.getMessageDigest().digest();
        System.out.println(SecurityUtils.toHexString(result));
        stream.close();
    }
}

二、MAC系列

@Test
public void testMac() throws Exception {
    String myInfo = "《Java精讲》公众号";
    Mac digest = Mac.getInstance("HmacSHA512");
    //获取密钥生成器，AES为密钥算法
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
    //用生成的密钥进行初始化
    digest.init(keyGenerator.generateKey());
    //更新待计算摘要数据
    digest.update(myInfo.getBytes());
    //得到摘要结果
    byte[] result = digest.doFinal();
    System.out.println("本信息摘要为：" + toHexString(result));

}


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