java加密解密研究-MAC演算法家族__演算法

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一、概述

MAC演算法結合了MD5和SHA演算法的優勢，並加入密鑰的支援，是一種更為安全的訊息摘要演算法。

MAC（Message Authentication Code，訊息認證碼演算法）是含有密鑰的散列函數演算法，相容了MD和SHA演算法的特性，並在此基礎上加入了密鑰。日次，我們也常把MAC稱為HMAC（keyed-Hash Message Authentication Code）。

MAC演算法主要集合了MD和SHA兩大系列訊息摘要演算法。MD系列的演算法有HmacMD2、HmacMD4、HmacMD5三種演算法；SHA系列的演算法有HmacSHA1、HmacSHA224、HmacSHA256、HmacSHA384.HmacSHA512五種演算法。

經過MAC演算法得到的摘要值也可以使用十六進位編碼錶示，其摘要值長度與參與實現的摘要值長度相同。例如，HmacSHA1演算法得到的摘要長度就是SHA1演算法得到的摘要長度，都是160位二進位碼，換算成十六進位編碼為40位。

二、實現和應用

1、Sun的實現和應用

在java6中，MAC系列演算法需要通過Mac類提供支援。java6中僅僅提供HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384和HmacSHA512四種演算法。

Mac演算法是帶有密鑰的訊息摘要演算法，所以實現起來要分為兩步：

1）、構建密鑰

2）、執行訊息摘要

[java] view plain copy print ? package com.tao.test;      import java.security.NoSuchAlgorithmException;      import javax.crypto.KeyGenerator;   import javax.crypto.Mac;   import javax.crypto.SecretKey;   import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;   import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter;      /**   * MAC演算法工具類   * 對於HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512應用的步驟都是一模一樣的。具體看下面的代碼   */   class MACCoder {       /**       * 產生HmacMD5摘要演算法的密鑰       */       public static byte[] initHmacMD5Key() throws NoSuchAlgorithmException {           // 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器           KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");           // 產生密鑰           SecretKey secretKey = generator.generateKey();           // 獲得密鑰           byte[] key = secretKey.getEncoded();           return key;       }          /**       * HmacMd5摘要演算法       * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰       */       public static String encodeHmacMD5(byte[] data, byte[] key) throws Exception {           // 還原密鑰           SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD5");           // 執行個體化Mac           Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());           //初始化mac           mac.init(secretKey);           //執行訊息摘要           byte[] digest = mac.doFinal(data);           return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串       }                     /**       * 產生HmacSHA1摘要演算法的密鑰       */       public static byte[] initHmacSHAKey() throws NoSuchAlgorithmException {           // 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器           KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA1");           // 產生密鑰           SecretKey secretKey = generator.generateKey();           // 獲得密鑰           byte[] key = secretKey.getEncoded();           return key;       }          /**       * HmacSHA1摘要演算法       * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰       */       public static String encodeHmacSHA(byte[] data, byte[] key) throws Exception {           // 還原密鑰           SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA1");           // 執行個體化Mac           Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());           //初始化mac           mac.init(secretKey);           //執行訊息摘要           byte[] digest = mac.doFinal(data);           return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串       }                            /**       * 產生HmacSHA256摘要演算法的密鑰       */       public static byte[] initHmacSHA256Key() throws NoSuchAlgorithmException {           // 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器           KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256");           // 產生密鑰           SecretKey secretKey = generator.generateKey();           // 獲得密鑰           byte[] key = secretKey.getEncoded();           return key;       }          /**       * HmacSHA1摘要演算法       * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰       */       public static String encodeHmacSHA256(byte[] data, byte[] key) throws Exception {           // 還原密鑰           SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA256");           // 執行個體化Mac           Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());           //初始化mac           mac.init(secretKey);           //執行訊息摘要           byte[] digest = mac.doFinal(data);           return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串       }                        /**       * 產生HmacSHA256摘要演算法的密鑰       */       public static byte[] initHmacSHA384Key() throws NoSuchAlgorithmException {           // 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器           KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA384");           // 產生密鑰           SecretKey secretKey = generator.generateKey();           // 獲得密鑰           byte[] key = secretKey.getEncoded();           return key;       }          /**       * HmacSHA1摘要演算法       * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰       */       public static String encodeHmacSHA384(byte[] data, byte[] key) throws Exception {           // 還原密鑰           SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA384");           // 執行個體化Mac           Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());           //初始化mac           mac.init(secretKey);           //執行訊息摘要           byte[] digest = mac.doFinal(data);           return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串       }                        /**       * 產生HmacSHA256摘要演算法的密鑰       */       public static byte[] initHmacSHA512Key() throws NoSuchAlgorithmException {           // 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器           KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA512");           // 產生密鑰           SecretKey secretKey = generator.generateKey();           // 獲得密鑰           byte[] key = secretKey.getEncoded();           return key;       }          /**       * HmacSHA1摘要演算法       * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰       */       public static String encodeHmacSHA512(byte[] data, byte[] key) throws Exception {           // 還原密鑰           SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA512");           // 執行個體化Mac           Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());           //初始化mac           mac.init(secretKey);           //執行訊息摘要           byte[] digest = mac.doFinal(data);           return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串       }   }      public class MACTest {       public static void main(String[] args) throws Exception {           String testString = "asdasd";                      byte[] keyHmacMD5=MACCoder.initHmacMD5Key();           System.out.println(MACCoder.encodeHmacMD5(testString.getBytes(),keyHmacMD5));                      byte[] keyHmacSHA1=MACCoder.initHmacSHAKey();           System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA(testString.getBytes(),keyHmacSHA1));                      byte[] keyHmacSHA256=MACCoder.initHmacSHA256Key();           System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA256(testString.getBytes(),keyHmacSHA256));                      byte[] keyHmacSHA384=MACCoder.initHmacSHA384Key();           System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA384(testString.getBytes(),keyHmacSHA384));                      byte[] keyHmacSHA512=MACCoder.initHmacSHA512Key();           System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA512(testString.getBytes(),keyHmacSHA512));       }   }  

package com.tao.test;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import javax.crypto.KeyGenerator;import javax.crypto.Mac;import javax.crypto.SecretKey;import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter;/** * MAC演算法工具類 * 對於HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512應用的步驟都是一模一樣的。具體看下面的代碼 */class MACCoder {/** * 產生HmacMD5摘要演算法的密鑰 */public static byte[] initHmacMD5Key() throws NoSuchAlgorithmException {// 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");// 產生密鑰SecretKey secretKey = generator.generateKey();// 獲得密鑰byte[] key = secretKey.getEncoded();return key;}/** * HmacMd5摘要演算法 * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰 */public static String encodeHmacMD5(byte[] data, byte[] key) throws Exception {// 還原密鑰SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD5");// 執行個體化MacMac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化macmac.init(secretKey);//執行訊息摘要byte[] digest = mac.doFinal(data);return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串}/** * 產生HmacSHA1摘要演算法的密鑰 */public static byte[] initHmacSHAKey() throws NoSuchAlgorithmException {// 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA1");// 產生密鑰SecretKey secretKey = generator.generateKey();// 獲得密鑰byte[] key = secretKey.getEncoded();return key;}/** * HmacSHA1摘要演算法 * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰 */public static String encodeHmacSHA(byte[] data, byte[] key) throws Exception {// 還原密鑰SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA1");// 執行個體化MacMac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化macmac.init(secretKey);//執行訊息摘要byte[] digest = mac.doFinal(data);return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串}/** * 產生HmacSHA256摘要演算法的密鑰 */public static byte[] initHmacSHA256Key() throws NoSuchAlgorithmException {// 初始化HmacMD5摘要演算法的密鑰產生器KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256");// 產生密鑰SecretKey secretKey = generator.generateKey();// 獲得密鑰byte[] key = secretKey.getEncoded();return key;}/** * HmacSHA1摘要演算法 * 對於給定產生的不同密鑰，得到的摘要訊息會不同，所以在實際應用中，要儲存我們的密鑰 */public static String encodeHmacSHA256(byte[] data, byte[] key) throws Exception {// 還原密鑰SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA256");// 執行個體化MacMac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化macmac.init(secretKey);//執行訊息摘要byte[] digest = mac.doFinal(data);return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//轉為十六進位的字串}/** * 產生HmacSHA256摘要演算法的