HMAC-SHA1的java源代码实现
HMAC的定义。
定义HMAC需要一个加密用散列函数（表示为H）和一个密钥K。我们假设H是
一个将数据块用一个基本的迭代压缩函数来加密的散列函数。我们用B来表示数据块
的字长。（以上说提到的散列函数的分割数据块字长B=64），用L来表示散列函数的
输出数据字长（MD5中L=16,SHA—1中L=20）。鉴别密钥的长度可以是小于等于数
据块字长的任何正整数值。应用程序中使用的密钥长度若是比B大，则首先用使用散列
函数H作用于它，然后用H输出的L长度字符串作为在HMAC中实际使用的密钥。
一般情况下，推荐的最小密钥K长度是L个字长。（与H的输出数据长度相等）。更详
细的信息参见第三部分。
我们将定义两个固定且不同的字符串ipad,opad：
（‘i','o'标志内部与外部）
ipad = the byte 0x36 repeated B times
opad = the byte 0x5C repeated B times.
计算‘text'的HMAC：
H( K XOR opad, H(K XOR ipad, text))
即为以下步骤:
(1) 在密钥K后面添加0来创建一个子长为B的字符串。(例如，如果K的字长是20
字节，B＝60字节，则K后会加入44个零字节0x00)
(2) 将上一步生成的B字长的字符串与ipad做异或运算。
(3) 将数据流text填充至第二步的结果字符串中。
(4) 用H作用于第三步生成的数据流。
(5) 将第一步生成的B字长字符串与opad做异或运算。
(6) 再将第四步的结果填充进第五步的结果中。
(7) 用H作用于第六步生成的数据流，输出最终结果
基于MD5的相关代码将作为附录提供
密钥。
用于HMAC的密钥可以是任意长度（比B长的密钥将首先被H处理）。但当密钥
长度小于L时的情况时非常令人失望的，因为这样将降低函数的安全强度。长度大于
L的密钥是可以接受的，但是额外的长度并不能显著的提高函数的安全强度。（如果一
个随机的密钥被认为是不可靠的，那么选择一个较长的密钥是明智的）。
密钥必须随机选取(或使用强大的基于随机种子的伪随机生成方法)，并且要周期
性的更新。（目前的攻击没有指出一个有效的更换密钥的频率，因为那些攻击实际上并
不可行。然而，周期性更新密钥是一个对付函数和密钥所存在的潜在缺陷的基本
的安全措施，并可以降低泄漏密钥带来的危害。）
sha1的java实现:
public class SHA1 { private final int[] abcde = { 0x67452301, 0xefcdab89, 0x98badcfe, 0x10325476, 0xc3d2e1f0 }; // 摘要数据存储数组 private int[] digestInt = new int[5]; // 计算过程中的临时数据存储数组 private int[] tmpData = new int[80]; // 计算sha-1摘要 private int process_input_bytes(byte[] bytedata) { // 初试化常量 System.arraycopy(abcde, 0, digestInt, 0, abcde.length); // 格式化输入字节数组，补10及长度数据 byte[] newbyte = byteArrayFormatData(bytedata); // 获取数据摘要计算的数据单元个数 int MCount = newbyte.length / 64; // 循环对每个数据单元进行摘要计算 for (int pos = 0; pos < MCount; pos++) { // 将每个单元的数据转换成16个整型数据，并保存到tmpData的前16个数组元素中 for (int j = 0; j < 16; j++) { tmpData[j] = byteArrayToInt(newbyte, (pos * 64) + (j * 4)); } // 摘要计算函数 encrypt(); } return 20; } // 格式化输入字节数组格式 private byte[] byteArrayFormatData(byte[] bytedata) { // 补0数量 int zeros = 0; // 补位后总位数 int size = 0; // 原始数据长度 int n = bytedata.length; // 模64后的剩余位数 int m = n % 64; // 计算添加0的个数以及添加10后的总长度 if (m < 56) { zeros = 55 - m; size = n - m + 64; } else if (m == 56) { zeros = 63; size = n + 8 + 64; } else { zeros = 63 - m + 56; size = (n + 64) - m + 64; } // 补位后生成的新数组内容 byte[] newbyte = new byte[size]; // 复制数组的前面部分 System.arraycopy(bytedata, 0, newbyte, 0, n); // 获得数组Append数据元素的位置 int l = n; // 补1操作 newbyte[l++] = (byte) 0x80; // 补0操作 for (int i = 0; i < zeros; i++) { newbyte[l++] = (byte) 0x00; } // 计算数据长度，补数据长度位共8字节，长整型 long N = (long) n * 8; byte h8 = (byte) (N & 0xFF); byte h7 = (byte) ((N >> 8) & 0xFF); byte h6 = (byte) ((N >> 16) & 0xFF); byte h5 = (byte) ((N >> 24) & 0xFF); byte h4 = (byte) ((N >> 32) & 0xFF); byte h3 = (byte) ((N >> 40) & 0xFF); byte h2 = (byte) ((N >> 48) & 0xFF); byte h1 = (byte) (N >> 56); newbyte[l++] = h1; newbyte[l++] = h2; newbyte[l++] = h3; newbyte[l++] = h4; newbyte[l++] = h5; newbyte[l++] = h6; newbyte[l++] = h7; newbyte[l++] = h8; return newbyte; } private int f1(int x, int y, int z) { return (x & y) | (~x & z); } private int f2(int x, int y, int z) { return x ^ y ^ z; } private int f3(int x, int y, int z) { return (x & y) | (x & z) | (y & z); } private int f4(int x, int y) { return (x << y) | x >>> (32 - y); } // 单元摘要计算函数 private void encrypt() { for (int i = 16; i <= 79; i++) { tmpData[i] = f4(tmpData[i - 3] ^ tmpData[i - 8] ^ tmpData[i - 14] ^ tmpData[i - 16], 1); } int[] tmpabcde = new int[5]; for (int i1 = 0; i1 < tmpabcde.length; i1++) { tmpabcde[i1] = digestInt[i1]; } for (int j = 0; j <= 19; j++) { int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) + f1(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] + tmpData[j] + 0x5a827999; tmpabcde[4] = tmpabcde[3]; tmpabcde[3] = tmpabcde[2]; tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30); tmpabcde[1] = tmpabcde[0]; tmpabcde[0] = tmp; } for (int k = 20; k <= 39; k++) { int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) + f2(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] + tmpData[k] + 0x6ed9eba1; tmpabcde[4] = tmpabcde[3]; tmpabcde[3] = tmpabcde[2]; tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30); tmpabcde[1] = tmpabcde[0]; tmpabcde[0] = tmp; } for (int l = 40; l <= 59; l++) { int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) + f3(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] + tmpData[l] + 0x8f1bbcdc; tmpabcde[4] = tmpabcde[3]; tmpabcde[3] = tmpabcde[2]; tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30); tmpabcde[1] = tmpabcde[0]; tmpabcde[0] = tmp; } for (int m = 60; m <= 79; m++) { int tmp = f4(tmpabcde[0], 5) + f2(tmpabcde[1], tmpabcde[2], tmpabcde[3]) + tmpabcde[4] + tmpData[m] + 0xca62c1d6; tmpabcde[4] = tmpabcde[3]; tmpabcde[3] = tmpabcde[2]; tmpabcde[2] = f4(tmpabcde[1], 30); tmpabcde[1] = tmpabcde[0]; tmpabcde[0] = tmp; } for (int i2 = 0; i2 < tmpabcde.length; i2++) { digestInt[i2] = digestInt[i2] + tmpabcde[i2]; } for (int n = 0; n < tmpData.length; n++) { tmpData[n] = 0; } } // 4字节数组转换为整数 private int byteArrayToInt(byte[] bytedata, int i) { return ((bytedata[i] & 0xff) << 24) | ((bytedata[i + 1] & 0xff) << 16) | ((bytedata[i + 2] & 0xff) << 8) | (bytedata[i + 3] & 0xff); } // 整数转换为4字节数组 private void intToByteArray(int intValue, byte[] byteData, int i) { byteData[i] = (byte) (intValue >>> 24); byteData[i + 1] = (byte) (intValue >>> 16); byteData[i + 2] = (byte) (intValue >>> 8); byteData[i + 3] = (byte) intValue; } // 将字节转换为十六进制字符串 private static String byteToHexString(byte ib) { char[] Digit = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' }; char[] ob = new char[2]; ob[0] = Digit[(ib >>> 4) & 0X0F]; ob[1] = Digit[ib & 0X0F]; String s = new String(ob); return s; } // 将字节数组转换为十六进制字符串 private static String byteArrayToHexString(byte[] bytearray) { String strDigest = ""; for (int i = 0; i < bytearray.length; i++) { strDigest += byteToHexString(bytearray[i]); } return strDigest; } // 计算sha-1摘要，返回相应的字节数组 public byte[] getDigestOfBytes(byte[] byteData) { process_input_bytes(byteData); byte[] digest = new byte[20]; for (int i = 0; i < digestInt.length; i++) { intToByteArray(digestInt[i], digest, i * 4); } return digest; } // 计算sha-1摘要，返回相应的十六进制字符串 public String getDigestOfString(byte[] byteData) { return byteArrayToHexString(getDigestOfBytes(byteData)); } public static void main(String[] args) { String data = "1"; System.out.println(data); String digest = new SHA1().getDigestOfString(data.getBytes()); System.out.println(digest); } }
实现的hmac-sha1算法：
/** * @author conmind */ public class HMACSHA1 { public static byte[] getHmacSHA1( String data,String key){ byte[] ipadArray = new byte[64]; byte[] opadArray = new byte[64]; byte[] keyArray = new byte[64]; int ex = key.length(); SHA1 sha1= new SHA1(); if (key.length() > 64) { byte[] temp = sha1.getDigestOfBytes(key.getBytes()); ex = temp.length; for (int i = 0; i < ex; i++) { keyArray[i] = temp[i]; } }else{ byte[] temp = key.getBytes(); for (int i = 0; i < temp.length; i++) { keyArray[i] = temp[i]; } } for (int i = ex; i < 64; i++) { keyArray[i] = 0; } for (int j = 0; j < 64; j++) { ipadArray[j] = (byte) (keyArray[j] ^ 0x36); opadArray[j] = (byte) (keyArray[j] ^ 0x5C); } byte[] tempResult = sha1.getDigestOfBytes(join(ipadArray,data.getBytes())); return sha1.getDigestOfBytes(join(opadArray,tempResult)); } private static byte[] join(byte[] b1,byte[] b2){ int length = b1.length + b2.length; byte[] newer = new byte[length]; for (int i = 0; i < b1.length; i++) { newer[i] = b1[i]; } for (int i = 0; i < b2.length; i++) { newer[i+b1.length] = b2[i]; } return newer; } }
base64算法的源代码
/** * A utility class encodes byte array into String using Base64 encoding scheme. */ public class BASE64Encoder { private static final char last2byte = (char) Integer.parseInt("00000011", 2); private static final char last4byte = (char) Integer.parseInt("00001111", 2); private static final char last6byte = (char) Integer.parseInt("00111111", 2); private static final char lead6byte = (char) Integer.parseInt("11111100", 2); private static final char lead4byte = (char) Integer.parseInt("11110000", 2); private static final char lead2byte = (char) Integer.parseInt("11000000", 2); private static final char[] encodeTable = new char[]{'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/'}; public BASE64Encoder() { } public String encode(byte[] from) { StringBuffer to = new StringBuffer((int) (from.length * 1.34) + 3); int num = 0; char currentByte = 0; for (int i = 0; i < from.length; i++) { num = num % 8; while (num < 8) { switch (num) { case 0: currentByte = (char) (from[i] & lead6byte); currentByte = (char) (currentByte >>> 2); break; case 2: currentByte = (char) (from[i] & last6byte); break; case 4: currentByte = (char) (from[i] & last4byte); currentByte = (char) (currentByte << 2); if ((i + 1) < from.length) { currentByte |= (from[i + 1] & lead2byte) >>> 6; } break; case 6: currentByte = (char) (from[i] & last2byte); currentByte = (char) (currentByte << 4); if ((i + 1) < from.length) { currentByte |= (from[i + 1] & lead4byte) >>> 4; } break; } to.append(encodeTable[currentByte]); num += 6; } } if (to.length() % 4 != 0) { for (int i = 4 - to.length() % 4; i > 0; i--) { to.append("="); } } return to.toString(); } }
测试程序：使用密钥“123”，需要加密的数据“456”，由于返回的结果是byte数组，所以给最终的返回结果进行base64加密，然后输出对比
import java.security.InvalidKeyException; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; /** * @author conmind */ public class Test { public static void main(String[] args) { try { //需要加密的数据 String data = "456"; //密钥 String key = "123"; our(data,key); standard(data, key); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } private static void our(String data, String key){ byte[] b = HMACSHA1.getHmacSHA1(data, key); String s = new BASE64Encoder().encode(b); System.out.println("hmacsha1 = " + s); } private static void standard(String data, String key) { byte[] byteHMAC = null; try { Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA1"); SecretKeySpec spec = new SecretKeySpec(key.getBytes(), "HmacSHA1"); mac.init(spec); byteHMAC = mac.doFinal(data.getBytes()); } catch (InvalidKeyException e) { e.printStackTrace(); } catch (NoSuchAlgorithmException ignore) { } String oauth = new BASE64Encoder().encode(byteHMAC); System.out.println("standard = "+oauth); } }
密钥小于64位的情况
data="456",key="123"的输出结果：
hmacsha1 = arl7onB4MoLePp7oTLNSrhxAOWw= (实现的hmac-sha1算法)
standard = arl7onB4MoLePp7oTLNSrhxAOWw= (j2se的标准实现)
另外密钥超过64位的情况（70个‘1’）：
data="456",key="1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111"的输出结果：
hmacsha1 = nzoqPYMIu91VViA/mEIG5FtJXi8= (实现的hmac-sha1算法)
standard = nzoqPYMIu91VViA/mEIG5FtJXi8= (j2se的标准实现)
