Java 原生 Base64 编解码、Md5、SHA-1、SHA-256 加密摘要算法

- 日理万妓 2022-04-18 05:38 503阅读 0赞

**目录**

常用加密算法对比

Base64 编解码

MessageDigest 信息摘要

MD5 信息摘要算法

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# 常用加密算法对比 #

[常用加密算法对比][Link 1]

# Base64 编解码 #

1、BASE64 有自己的编码表，可编码，也可解码；解码后能得到源内容。

2、BASE64 编码的长度是不固定的，随着源字符串的增加而增加。

3、比如登陆的密码单纯只用 BASE64 编码的话，是可以再解密复原的，但是用了 MD5 摘要之后则不能再复原了。

4、在某些不方便使用中文的地方，可以通过 BASE64 编码成可见字符，需要中文时再解码回来即可，如 Cookie 中是不能存储中文的。

5、BASE64Encoder 用于编码、BASE64Decoder 用于解码，都位于 sun.misc 包下。

import sun.misc.BASE64Decoder;
    import sun.misc.BASE64Encoder;
    import java.io.IOException;
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    /**
     * @author wangmaoxiong
     * @version 1.0
     * @date 2020/5/16 18:44
     */
    public class Base64Utils {
        /**
         * BASE64 编码
         * BASE64 有自己的编码表，可编码，同时可解解码；长度是不固定的，随着源字符串的增加而增加
         * 1、比如登陆的密码单纯只有 BASE64 转码的话，是可以再解密的，但是用了 MD5 摘要之后则不能再返回了，
         * 2、在某些不方便使用中文的地方，可以通过 BASE64 转码成可见字符，需要中文时再解码回来即可，如 Cookie 中是不能存储中文的
         *
         * @param message 待编码的源数据
         * @return BASE64 编码后的字符串.
         */
        public static String base64Encode(String message) {
            String result = "";
            try {
                if (message == null || "".equals(message.trim())) {
                    return result;
                }
                result = base64Encode(message.getBytes("UTF-8"));
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return result;
        }
    
        /**
         * BASE64Encoder 编码，重载方法.
         *
         * @param message
         * @return
         */
        public static String base64Encode(byte[] message) {
            String result = "";
            if (message == null || message.length <= 0) {
                return result;
            }
            /** BASE64Encoder 用于编码、BASE64Decoder 用于解码*/
            BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
            result = base64Encoder.encode(message);
            return result;
        }
    
        /**
         * BASE64 解码
         * 1、BASE64 有自己的编码表，可编码，同时可解密；长度是不固定的，随着源字符串的增加而增加
         * 2、比如登陆的密码单纯只有 BASE64 的转码的话，是可以再解密返回的，但是用了 MD5 摘要之后则不能再返回了，
         * 3、在不方便使用中文的地方，可以通过 BASE64 转码成可见字符，需要中文时再解码回来即可，如 Cookie 中是不能存储中文的
         *
         * @param message 待解码的字符串，如果为空，则返回空字符串.
         * @return
         */
        public static String base64Decode(String message) {
            String result = "";
            try {
                if (message == null || "".equals(message.trim())) {
                    return result;
                }
                /** BASE64Encoder 用于编码、BASE64Decoder 用于解码*/
                BASE64Decoder base64Decoder = new BASE64Decoder();
                byte[] decoderByte = base64Decoder.decodeBuffer(message);
                result = new String(decoderByte, "UTF-8");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return result;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            String sourceMessage = "123456万里长城_&*$#.Nice";
            String encodeMsg = base64Encode(sourceMessage);
            String decodeMsg = base64Decode(encodeMsg);
    
            System.out.println("原字符：" + sourceMessage);//原字符：123456万里长城_&*$#.Nice
            System.out.println("base64 编码后：" + encodeMsg);//base64 编码后：MTIzNDU25LiH6YeM6ZW/5Z+OXyYqJCMuTmljZQ==
            System.out.println("base64 解码后：" + decodeMsg);//base64 解码后(可以解码)：123456万里长城_&*$#.Nice
        }
    }

# MessageDigest 信息摘要 #

1、java.security.MessageDigest 类为应用程序提供信息摘要算法，如 SHA-1、SHA-256、MD5。

2、信息摘要是安全的单向哈希函数，其信息大小是任意的，且输出为固定长度的哈希值，所以通常会结合 BAse64 编码一起使用，将哈希值转换为可视字符。如果直接使用 new String(byte\[\] bytes) 是会乱码的

3、摘要好比指纹，每个人都是唯一的，相同的源数据，摘要也一样，不同的数据，摘要则不一样。摘要只是源数据的局部，所以想要解码回去恢复整个源数据是不行的，因为是不完整的。

<table>  java.security.MessageDigest 常用方法  
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><span style="color:#f33b45;">MessageDigest getInstance(String algorithm)</span></td> 
   <td>返回实现指定摘要算法的 MessageDigest 对象。<span style="color:#f33b45;">如 SHA-1、SHA-256、MD5</span></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>update(byte[] input)</td> 
   <td>使用指定的字节数组更新摘要。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><span style="color:#f33b45;">byte[] digest()</span></td> 
   <td>通过执行最后的操作（如填充）来完成哈希计算，进行此调用后，将重置摘要。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><span style="color:#f33b45;">byte[] digest(byte[] input)</span></td> 
   <td>使用指定的字节数组对摘要执行最终更新，然后完成摘要计算。相当于先调用 update(byte[] input)，然后调用 digest()。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean isEqual(byte[] digesta, byte[] digestb)</td> 
   <td>比较两个摘要是否相等。进行简单的字节比较。如果摘要相等，则返回true，否则返回false。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>reset()</td> 
   <td>重置摘要以供进一步使用。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>String getAlgorithm()</td> 
   <td>返回算法名称</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int getDigestLength()</td> 
   <td>返回摘要的长度（字节），就是 <span style="color:#f33b45;">digest() 方法返回的字节数组的长度.</span></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

import sun.misc.BASE64Encoder;
    import java.security.MessageDigest;
    import java.security.NoSuchAlgorithmException;
    /**
     * @author wangmaoxiong
     * @version 1.0
     * @date 2020/5/16 18:48
     */
    public class Md5AndBase64Utils {
        /**
         * 将任意字符通过 MD5 摘要 与 Base64 进行定长加密
         *
         * @param message   待加密字符
         * @param algorithm 信息生成摘要的算法，默认为  md5，可选值有  SHA-1、SHA-256、MD5
         * @return 加密后字符
         */
        public static String digestEncryption(String message, String algorithm) {
            String result = "";
            try {
                algorithm = algorithm == null ? "MD5" : algorithm;
                //指定信息摘要算法提取摘要的哈希值. 哈希值字节数组，如果直接 new String(md5Byte) 是会乱码的
                MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
                byte[] md5Byte = messageDigest.digest(message.getBytes());
                //使用 BASE64 进行定长编码
                BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
                result = base64Encoder.encode(md5Byte);
            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return result;
        }
        public static void main(String[] args) {
            String sourceMessage = "123456万里长城_&*$#.Nice";
            System.out.println("原字符：" + sourceMessage);//原字符：123456万里长城_&*$#.Nice
    
            String md5Msg = digestEncryption(sourceMessage, "md5");
            String sha1Msg = digestEncryption(sourceMessage, "SHA-1");
            String sha256Msg = digestEncryption(sourceMessage, "SHA-256");
            //md5 + base64 加密后：rIJQEL19bo+eV5p7qPLlDg==
            System.out.println("md5 + base64 加密后：" + md5Msg);
            //md5 + base64 加密后：UYg5qBdsuCdloFP+0CVPasziIEU=
            System.out.println("SHA-1 + base64 加密后：" + sha1Msg);
            //md5 + base64 加密后：dqTa6BTTvZ4zLF5WNAH5Cv660RxYMEIJlBRIGKdNXmM=
            System.out.println("SHA-256 + base64 加密后：" + sha256Msg);
        }
    }

4、除了上面使用 BASE64 将生成的摘要字节数组转换成可视字符串外，也可以使用将10进制字节数组转成 16 进制字符串的方式：16 进制转换在线源码：[main/java/com/wmx/thymeleafapp/utils/DataTypeConvertUtils.java][main_java_com_wmx_thymeleafapp_utils_DataTypeConvertUtils.java]

# MD5 信息摘要算法 #

1、压缩性：任意长度的数据，计算出来的 MD5 值都是固定的

2、容易计算: 从原数据计算出 MD5 值是非常方便的

3、抗修改性: 对原数据做任何改动，哪怕之修改1个字节，MD5 值都有很大区别

4、强抗碰撞: 已知原数据和其 MD5 值，想找到一个具有相同 MD5 值的数据（伪造数据）是非常困难的。

5、应用场景：文件一致性较验、数据签名、安全访问认证 等。

6、使用实例代码参考上面的 "MessageDigest 信息摘要"，下面演示对文件提取摘要：

> Md5、SHA-1、SHA-256 摘要算法使用都是同理，都是通过 MessageDigest.getInstance(String algorithm) 指定.

import sun.misc.BASE64Encoder;
    import java.io.File;
    import java.io.FileInputStream;
    import java.nio.MappedByteBuffer;
    import java.nio.channels.FileChannel;
    import java.security.MessageDigest;
    import java.security.NoSuchAlgorithmException;
    /**
     * 新增摘要工具类
     *
     * @author wangmaoxiong
     * @version 1.0
     * @date 2020/5/16 18:48
     */
    public class Md5EncodeUtils {
        /**
         * 对文件提取摘要
         *
         * @param file      ：待提取摘要的文件
         * @param algorithm 生成摘要的算法，默认为  md5，可选值有  SHA-1、SHA-256、MD5
         * @return
         */
        public static String md5DigestByFile(File file, String algorithm) {
            String result = "";
            try {
                algorithm = algorithm == null ? "MD5" : algorithm;
                //构建文件输入流，然后获取文件通道。
                FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
                //FileChannel 用于读取，写入，映射和操作文件的通道。
                FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();
                /**
                 * map(MapMode mode,long position, long size)：将此频道文件的区域直接映射到内存中。
                 * position - 映射区域要启动的文件中的位置; 必须是非负的
                 * size - 要映射的区域的大小; 必须是非负数，不得大于Integer.MAX_VALUE
                 */
                MappedByteBuffer byteBuffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, file.length());
                //指定信息摘要算法提取摘要的哈希值. 哈希值字节数组，如果直接 new String(md5Byte) 是会乱码的
                MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
                //使用指定的 ByteBuffer 更新摘要.
                messageDigest.update(byteBuffer);
                //提取摘要，然后将十进制的字节数组转成 16 进制可视字符串.
                //通常在网上下载的资源，对方提供对照的 md5 码，或者 sha 码，也是使用 16 进制转换的.
                result = bytes2HexString(messageDigest.digest(), false);
                fileInputStream.close();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return result;
        }
    
        /**
         * 10 进制字节数组转 16 进制字符串（因为16进制中含有A-F，所以只能用字符串表示）
         * 对应上面的 hexString2Bytes 方法
         *
         * @param b           :待转换的10进制字节数组，如 new byte[]{69, 83, 67, 47, 86, 80, 46, 110, 101, 116, 16, 3, 0, 0, 0, 0};
         * @param isHaveBlank 转换的结果是否用空格隔开，true 时如 "45 5A 43 2F 56 00"，false 时如 "455A432F5600"
         * @return 转换好的 16进制字符串，如 "45 53 43 2F 56 50 2E 6E 65 74 10 03 00 00 00 00 "
         */
        private static String bytes2HexString(byte[] b, boolean isHaveBlank) {
            if (b == null || b.length <= 0) {
                System.out.println("bytes2HexString 参数错误，放弃转换.");
                return null;
            }
            StringBuffer result = new StringBuffer();
            String hex;
            for (int i = 0; i < b.length; i++) {
                hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);
                if (hex.length() == 1) {
                    hex = '0' + hex;
                }
                if (isHaveBlank) {
                    result.append(hex.toUpperCase() + " ");
                } else {
                    result.append(hex.toUpperCase());
                }
            }
            return result.toString();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            new Md5EncodeUtils().test2();
        }
    
        public void test2() {
            File file = new File("C:\\Users\\Think\\Downloads\\commons-io-2.6-bin.tar.gz");
            String fileMd5Digest = md5DigestByFile(file, "SHA-256");
            System.out.println("fileMd5Digest: " + fileMd5Digest.toLowerCase());
        }
    }

验证很简单，随便去 Apache 上下载一个资源，比如：[http://commons.apache.org/proper/commons-io/download\_io.cgi][http_commons.apache.org_proper_commons-io_download_io.cgi]

然后使用代码对它进行提取摘要，最后和 apache 提供的进行对比即可。

![20200518210818132.gif][]

> 在线源码：[/src/main/java/com/wmx/thymeleafapp/utils/Md5EncodeUtils.java][src_main_java_com_wmx_thymeleafapp_utils_Md5EncodeUtils.java]

[Link 1]: https://wangmaoxiong.blog.csdn.net/article/details/106170060#%E5%B8%B8%E7%94%A8%E5%8A%A0%E5%AF%86%E7%AE%97%E6%B3%95%E5%AF%B9%E6%AF%94
[main_java_com_wmx_thymeleafapp_utils_DataTypeConvertUtils.java]: https://github.com/wangmaoxiong/thymeleafapp/blob/master/src/main/java/com/wmx/thymeleafapp/utils/DataTypeConvertUtils.java
[http_commons.apache.org_proper_commons-io_download_io.cgi]: http://commons.apache.org/proper/commons-io/download_io.cgi
[20200518210818132.gif]: /images/20220418/713debb7577f45d6a4c5ace31f2c142a.png
[src_main_java_com_wmx_thymeleafapp_utils_Md5EncodeUtils.java]: https://github.com/wangmaoxiong/thymeleafapp/blob/master/src/main/java/com/wmx/thymeleafapp/utils/Md5EncodeUtils.java