加密算法原理解析！详细分析MD5实现系统加密及使用实践

MD5加密算法的实现原理

• Java中MD5加密算法的实现:

public class MD5 {
	// 全局数组
	private final static String[] strDigit = {"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "a", "b", "c", "d", "e", "f"};

	public class MD5 {
	}

	// 返回形式为数字和字符串
	private static String byteToArrayString(byte bByte) {
		int iRet = bByte;
		if (iRet < 0) {
			iRet += 256;
		}
		int iD1 = iRet / 16;
		int iD2 = iRet % 16;
		return strDigits[iD1] + strDigits[iD2];
	}	

	// 返回形式只为数字
	private static String byteToNum(byte bByte) {
		int iRet = bByte;
		if (iRet < 0) {
			iRet += 256;
		}
		return String.valueOf(iRet);
	}

	// 将字节数组转换成为16进制的字符串
	private static String byteToString(byte[] bByte) {
		StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
		for (int i; i < bByte.length; i++) {
			StringBuffer.append(byteToArrayString(bByte[i]));
		}
		return stringBuffer.toString();
	}

	// 获取MD5值
	public static String GetMD5Code(String strObj) {
		String resultString = null;
		try {
			resultString = new String();
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			// md5.digest() - 返回值为存放Hash值结果的byte数组
			resultString = byteToString(md5.digest(strObj.getBytes()));
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return resultString;
	}
} 

MessageDigest类

• MessageDigest类:
  • 为应用程序提供信息摘要算法的功能.比如MD5算法和SHA算法
  • 信息摘要是安全的单向Hash函数 : 接收任意大小的数据,并输出固定长度的Hash值

update

• MessageDigest对象在开始时会被初始化
• 对象通过调用update() 方法处理数据

/**
 * 使用指定的byte数组更新摘要
 *
 * @param input 指定的byte数组
 */
public void update(byte[] input);

reset

• 任何时候都可以调用reset() 方法重置摘要

digest

• 一旦所需要更新的数据都已经被更新后,应该调用digest() 方法完成Hash计算
• 对于给定数量的更新数据 ,digest() 方法只能被调用一次.在调用digest() 方法之后,MessageDigest对象被重新设置成初始状态

/**
 * 通过执行诸如填充之类的最终操作完成Hash计算. 
 * 在调用此方法之后,摘要被重置
 *
 * @return byte[] Hash计算后的byte数组
 */
public byte[] digest();

isEqual

/**
 * 比较两个摘要的相等性.做简单的字节比较
 *
 * @param digestA 比较的摘要字节数组A
 * @param digestB 比较的摘要字节数组B
 * @return boolean 是否相等
 */
public static boolean isEqual(byte[] digestA, byte[] digestB);

getInstance

• 返回实现指定摘要算法的MessageDigest对象

/**
 * 返回实现指定摘要算法的MessageDigest对象
 *
 * @param algorithm 请求的算法的名称
 * @param provider 提供者名称
 * @return MessageDigest 指定摘要算法的MessageDigest对象
 * @throws NoSuchAlgorithmException 当指定的请求算法名称不存在时抛出异常
 */
public static MessageDigest getInstance(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException; 

/**
 * 返回实现指定摘要算法的MessageDigest对象
 *
 * @param algorithm 请求算法的名称
 * @return MessageDigest 指定摘要算法的MessageDigest对象
 * @throws NoSuchAlgorithmException 当指定的请求算法名称不存在时抛出异常
 */
public static MessageDigest getInstance(String algorithm, String provider) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchProviderException;

• Provider可以通过java.security.Security的getProviders() 方法获得已注册的提供者列表
• SUN提供的常用的算法:
  • MD2
  • MD5
  • SHA-1
  • SHA-256
  • SHA-384
  • SHA-512

字符串的MD5加密算法

• 使用Java自带的MessageDigest实现对文本的MD5加密算法:

/**
 * 将字符串转换为MD5
 */
 public class ParseMD5 {
 	public static String parseStrToMd5L32(String str) {
 		// 将字符串转换为32位小写MD5 
 		String reStr = null;
 		try {
 			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
 			byte[] bytes = md5.digest(str.getBytes());
 			StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
 			for (byte b : bytes) {
 				int bt = b&0xff;
 				if (bt < 16) {
 					stringBuffer.append(0);
 				}
 				stringBuffer.append(Integer.toHexString(bt));
 			}
 			reStr = stringBuffer.toString();
 		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
 			e.printStackTrace();
 		}
 		return reStr;
 	}

	// 将字符串转换为32位大写的MD5
	public static String parseStrToMd5U32(String str) {
		String reStr = parseStrToMd5L32(str);
		if (reStr != null) {
			reStr = reStr.toUpperCase();
		}
		return resStr;
	}

	// 将字符串转换为16位小写的MD5
	public static String parseStrToMd5L16(String str) {
		String reStr = paseStrToMd5L32(str);
		if (reStr != null) {
			reStr = reStr.subString(8, 24);
		}
		return reStr;
	}

	// 将字符串转换为16位大写的MD5
	public static String parseStrToMd5U16(String str) {
		String reStr = parseStrToMd5L32(str);
		if (reStr != null) {
			reStr = reStr.toUpperCase().subString(8, 24);
		}
		return reStr;
	}
 }

文本的MD5加密工具类

• Java中提供了自带的MessageDigest实现对文本的加密算法. 对文本进行加密的MD5加密工具类如下:

public class MD5Util {
	// 将文本转换为32位小写的MD5
	public static String textToMd5L32(String plainText) {
		String result = null;
		// 判断需要转换的文本是否为空
		if (StringUtils.isBlank(plainText)) {
			return null;
		}
		try {
			// 进行实例化和初始化
			MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
			// 得到一个操作系统默认的字节编码格式的字节数组
			byte[] byteInput = plainText.getBytes();
			// 对得到的字节数组进行处理
			md5.update(byteInput);
			// 进行Hash计算并得到返回结果
			byte[] btResult = md5.digest();
			// 得到进行Hash计算后数据的长度
			StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
			for (byte b : btResult) {
				int bt = b&0xff;
				if (bt < 16) {
					stringBuffer.append(0);
				}
				stringBuffer.append(Integer.toHexString(bt));
			}
			reStr = stringBuffer.toString();
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return reStr;
	}

	// 将文本转换为32位大写的MD5
	public static String textToMd5U32(String plainText) {
		if (StringUtils.isBlank(plainText)) {
			return null;
		}
		String result = textToMd5L32(plainText);
		result = result.toUpperCase();
		return result;
	}	
}