java-信息安全（一）-BASE64，MD5，SHA，HMAC，RIPEMD算法

代码地址：https://github.com/bjlhx15/algorithm-sign.git概述信息安全基本概念：BASE64 编码格式Base58 编码MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法)SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)HMAC(Hash Message Authenti...

dilv4062

183人浏览 · 2017-03-13 18:09:00

dilv4062 · 2017-03-13 18:09:00 发布

代码地址：https://github.com/bjlhx15/algorithm-sign.git

概述

信息安全基本概念：

BASE64 编码格式
Base58 编码
MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法)
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码)
RIPEMD（RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest，RACE原始完整性校验消息摘要）

Base64

　　按照RFC2045的定义，Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.）

众多实现方式：

1、jdk1.8以前【不推荐】

　　性能低

2、jdk1.8【推荐】

3、使用：commons.codec

        <dependency>
            <groupId>commons-codec</groupId>
            <artifactId>commons-codec</artifactId>
            <version>1.11</version>
        </dependency>

4、bouncycastle

        <dependency>
            <groupId>org.bouncycastle</groupId>
            <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
            <version>1.58</version>
        </dependency>

Base58

Base58是用于Bitcoin中使用的一种独特的编码方式，主要用于产生Bitcoin的钱包地址。相比Base64，Base58不使用数字"0"，字母大写"O"，字母大写"I"，和字母小写"l"，以及"+"和"/"符号。

基于ALPHABET = "123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz"共计58个

暂时没有找到开源公共类

MD5

　　Message Digest Algorithm MD5（中文名为消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。

　　MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。

SHA

　　安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）主要适用于数字签名标准（Digital Signature Standard DSS）里面定义的数字签名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说是对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。

　　安全散列算法SHA（Secure Hash Algorithm，SHA)是美国国家标准技术研究所发布的国家标准FIPS PUB 180，最新的标准已经于2008年更新到FIPS PUB 180-3。其中规定了SHA-1，SHA-224，SHA-256，SHA-384，和SHA-512这几种单向散列算法。SHA-1，SHA-224和SHA-256适用于长度不超过2^64二进制位的消息。SHA-384和SHA-512适用于长度不超过2^128二进制位的消息。

　　sha1已不推荐使用

HMAC

　　HMAC是密钥相关的哈希运算消息认证码，HMAC运算利用哈希算法，以一个密钥和一个消息为输入，生成一个消息摘要作为输出。

　　运算作用

　　　　（1）验证TPM接受的授权数据和认证数据；

　　　　（2）确认TPM接受到的命令请求是已授权的请求，并且，命令在传送的过程中没有被改动过。

　　定义HMAC需要一个加密用散列函数（表示为H，可以是MD5或者SHA-1）和一个密钥K。我们用B来表示数据块的字节数。（以上所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节数（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个字节。

BC加密包：The Bouncy Castle Crypto package is a Java implementation of cryptographic algorithms. This jar contains JCE provider and lightweight API for the Bouncy Castle Cryptography APIs for JDK 1.5 to JDK 1.8.

RIPEMD算法

原始完整性校验消息摘要

　　RIPEMD（RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest，RACE原始完整性校验消息摘要），是Hans Dobbertin等3人在md4,md5的基础上，于1996年提出来的。算法共有4个标准128、160、256和320，其对应输出长度分别为16字节、20字节、32字节和40字节。不过，让人难以致信的是RIPEMD的设计者们根本就没有真正设计256和320位这2种标准，他们只是在128位和160位的基础上，修改了初始参数和s-box来达到输出为256和320位的目的。所以，256位的强度和128相当，而320位的强度和160位相当。RIPEMD建立在md的基础之上，所以，其添加数据的方式和md5完全一样。

　　除了MD、SHA和MAC三大主流信息摘要算法之外，还有一些不常见的消息摘要算法。包括RipeMD系列、Tiger、Whirlpool和Gost3411算法。同时，RipeMD算法和MAC算法系列相结合，有产生了HmacRipeMD128和HmacRipeMD160两种算法。

　　针对这些算法进行简单介绍

　　1、RipeMD算法：针对MD4和MD5算法缺陷分析提出的算法。这些算法主要是针对摘要值得长度进行了区分

　　2、Tiger算法：号称最快的Hash算法，专门针对64为机器做优化了。其消息长度为192位

　　3、Whirlpool：被列入iso标准。与AES加密标准使用了相同的转化技术，极大提高了安全性，被称为最安全的摘要算法，长度为512位

　　4、Gost3411：信息摘要长度为256位

这些算法的实现java6都没提供。这里BouncyCastle进行了支持。其实这些算法的调用都一个样，就是换一个调用的名字而已。

二、RipeMD算法和HmacRipeMD算法系列

算法	摘要长度	备注
RipeMD128	128	BouncyCastle实现
RipeMD160	160	BouncyCastle实现
RipeMD256	256	BouncyCastle实现
RipeMD320	320	BouncyCastle实现
HmacRipeMD128	128	BouncyCastle实现
HmacRipeMD160	160	BouncyCastle实现