2、MD5加密

2.1 概述

Message Digest Algorithm MD5（中文名為訊息摘要演算法第五版）為電腦保安領域廣泛使用的一種雜湊函式，用以提供訊息的完整性保護。該演算法的檔案號為RFC 1321（R.Rivest,MIT Laboratory for Computer Science and RSA Data Security Inc. April 1992）.

MD5的全稱是Message-Digest Algorithm 5（資訊-摘要演算法），在90年代初由MIT Laboratory for Computer Science和RSA Data Security Inc的

MD5用於確保資訊傳輸完整一致。是計算機廣泛使用的雜湊演算法之一（又譯摘要演算法、雜湊演算法），主流程式語言普遍已有MD5實現。將資料（如漢字）運算為另一固定長度值，是雜湊演算法的基礎原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。

MD5的作用是讓大容量資訊在用數字簽名軟體簽署私人金鑰前被"壓縮"成一種保密的格式（就是把一個任意長度的位元組串變換成一定長的十六進位制數字串）。

2.2 演算法原理

對MD5演算法簡要的敘述可以為：MD5以512位分組來處理輸入的資訊，且每一分組又被劃分為16個32位子分組，經過了一系列的處理後，演算法的輸出由四個

在MD5演算法中，首先需要對資訊進行填充，使其位長對512求餘的結果等於448。因此，資訊的位長（Bits Length）將被擴充套件至N*512+448，N為一個非負整數，N可以是零。填充的方法如下，在資訊的後面填充一個1和無數個0，直到滿足上面的條件時才停止用0對資訊的填充。然後，在這個結果後面附加一個以64位二進位制表示的填充前資訊長度。經過這兩步的處理，資訊的位長=N*512+448+64=(N+1）*512，即長度恰好是512的整數倍。這樣做的原因是為滿足後面處理中對資訊長度的要求。

2.3 Java中的MD5實現

         MD5加密演算法的

package amigo.endecrypt;

import java.security.MessageDigest;

/** 
 * 採用MD5加密
 * @author Xingxing,Xie
 * @datetime 2014-5-31 
 */
public class MD5Util {
    /*** 
     * MD5加密 生成32位md5碼
     * @param 待加密字串
     * @return 返回32位md5碼
     */
    public static String md5Encode(String inStr) throws Exception {
        MessageDigest md5 = null;
        try {
            md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.toString());
            e.printStackTrace();
            return "";
        }

        byte[] byteArray = inStr.getBytes("UTF-8");
        byte[] md5Bytes = md5.digest(byteArray);
        StringBuffer hexValue = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < md5Bytes.length; i++) {
            int val = ((int) md5Bytes[i]) & 0xff;
            if (val < 16) {
                hexValue.append("0");
            }
            hexValue.append(Integer.toHexString(val));
        }
        return hexValue.toString();
    }

    /**
     * 測試主函式
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        String str = new String("amigoxiexiexingxing");
        System.out.println("原始：" + str);
        System.out.println("MD5後：" + md5Encode(str));
    }
}

測試結果：

原始：amigoxiexiexingxing

MD5後：e9ac094091b96b84cca48098bc21b1d6

3、SHA加密

3.1 概述

SHA是一種資料加密演算法，該演算法經過加密專家多年來的發展和改進已日益完善，現在已成為公認的最安全的雜湊演算法之一，並被廣泛使用。該演算法的思想是接收一段明文，然後以一種不可逆的方式將它轉換成一段（通常更小）密文，也可以簡單的理解為取一串輸入碼（稱為預對映或資訊），並把它們轉化為長度較短、位數固定的輸出序列即雜湊值（也稱為資訊摘要或資訊認證程式碼）的過程。雜湊函式值可以說是對明文的一種“指紋”或是“摘要”所以對雜湊值的數字簽名就可以視為對此明文的數字簽名。

         安全雜湊演算法SHA（Secure Hash Algorithm，SHA)是美國國家標準技術研究所釋出的國家標準FIPS PUB 180，最新的標準已經於2008年更新到FIPS PUB 180-3。其中規定了SHA-1，SHA-224，SHA-256，SHA-384，和SHA-512這幾種單向雜湊演算法。SHA-1，SHA-224和SHA-256適用於長度不超過2^64二進位制位的訊息。SHA-384和SHA-512適用於長度不超過2^128二進位制位的訊息。

3.2 原理

SHA-1是一種資料加密演算法，該演算法的思想是接收一段明文，然後以一種不可逆的方式將它轉換成一段（通常更小）密文，也可以簡單的理解為取一串輸入碼（稱為預對映或資訊），並把它們轉化為長度較短、位數固定的輸出序列即雜湊值（也稱為資訊摘要或資訊認證程式碼）的過程。

單向雜湊函式的安全性在於其產生雜湊值的操作過程具有較強的單向性。如果在輸入序列中嵌入密碼，那麼任何人在不知道密碼的情況下都不能產生正確的雜湊值，從而保證了其安全性。SHA將輸入流按照每塊512位（64個位元組）進行分塊，併產生20個位元組的被稱為資訊認證程式碼或資訊摘要的輸出。

該演算法輸入報文的長度不限，產生的輸出是一個160位的報文摘要。輸入是按512 位的分組進行處理的。SHA-1是不可逆的、防衝突，並具有良好的雪崩效應。

通過雜湊演算法可實現數字簽名實現，數字簽名的原理是將要傳送的明文通過一種函式運算（Hash）轉換成報文摘要（不同的明文對應不同的報文摘要），報文摘要加密後與明文一起傳送給接受方，接受方將接受的明文產生新的報文摘要與傳送方的發來報文摘要解密比較，比較結果一致表示明文未被改動，如果不一致表示明文已被篡改。

MAC （資訊認證程式碼）就是一個雜湊結果，其中部分輸入資訊是密碼，只有知道這個密碼的參與者才能再次計算和驗證MAC碼的合法性。

3.3 Java中的SHA實現

         SHA的在Java的實現與MD5類似，參考程式碼如下所示：

package amigo.endecrypt;

import java.security.MessageDigest;

/** 
 * 採用SHAA加密
 * @author Xingxing,Xie
 * @datetime 2014-6-1 
 */
public class SHAUtil {
    /*** 
     * SHA加密 生成40位SHA碼
     * @param 待加密字串
     * @return 返回40位SHA碼
     */
    public static String shaEncode(String inStr) throws Exception {
        MessageDigest sha = null;
        try {
            sha = MessageDigest.getInstance("SHA");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.toString());
            e.printStackTrace();
            return "";
        }

        byte[] byteArray = inStr.getBytes("UTF-8");
        byte[] md5Bytes = sha.digest(byteArray);
        StringBuffer hexValue = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < md5Bytes.length; i++) {
            int val = ((int) md5Bytes[i]) & 0xff;
            if (val < 16) { 
                hexValue.append("0");
            }
            hexValue.append(Integer.toHexString(val));
        }
        return hexValue.toString();
    }

    /**
     * 測試主函式
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        String str = new String("amigoxiexiexingxing");
        System.out.println("原始：" + str);
        System.out.println("SHA後：" + shaEncode(str));
    }
}

測試結果如下所示：

原始：amigoxiexiexingxing

SHA後：04f79f496dd6bdab3439511606528a4ad9caac5e

3、SHA-1和MD5的比較

因為二者均由MD4匯出，SHA-1和MD5彼此很相似。相應的，他們的強度和其他特性也是相似，但還有以下幾點不同：

1）對強行攻擊的安全性：最顯著和最重要的區別是SHA-1摘要比MD5摘要長32 位。使用強行技術，產生任何一個報文使其摘要等於給定報摘要的難度對MD5是2^128數量級的操作，而對SHA-1則是2^160數量級的操作。這樣，SHA-1對強行攻擊有更大的強度。

2）對密碼分析的安全性：由於MD5的設計，易受密碼分析的攻擊，SHA-1顯得不易受這樣的攻擊。

3）速度：在相同的硬體上，SHA-1的執行速度比MD5慢。