【Java小工匠聊密码学】--消息摘要--SHA算法
1、什么是SHA算法
安全散列算法（英语：Secure Hash Algorithm，缩写为SHA）是一个密码散列函数家族，是联邦信息处理标准（Federal Information Processing Standards，FIPS）所认证的安全散列算法。能计算出一个数字消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法。且若输入的消息不同，它们对应到不同字符串的机率很高。
2、SHA算法发展史
2.1 SHA-0
SHA由美国标准与技术研究所（NIST）设计并于1993年发表，该版本称为SHA-0，很快被发现存在安全隐患。
2.2 SHA-1
由于SHA-0中存在的安全隐患，SHA由美国标准与技术研究所（NIST）设计并于1995年发表SHA-1，2005年 SHA-1 算法被破解。
SHA-1在许多安全协议中广为使用，包括TLS和SSL、PGP、SSH、S/MIME和IPsec，曾被视为是MD5（更早之前被广为使用的散列函数）的后继者。
但SHA-1的安全性如今被密码学家严重质疑。
2.3 SHA-2
NIST在2002年发布了三个额外的SHA变体，这三个函数都将讯息对应到更长的讯息摘要。以它们的摘要长度（以位元计算）加在原名后面来命名：SHA-256，SHA-384和SHA-512。2004年2月加入了一个额外的变种SHA-224"，这是为了符合双金钥3DES所需的金钥长度而定义。
至今尚未出现对SHA-2有效的攻击。
3、 SHA 算法对比
image.png
4、SHA 算法实现
4.1 JDK 实现
package lzf.cipher.jdk;
import java.nio.charset.Charset;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
/**
* @author Java 小工匠
*/
public class JdkShaUtils {
// SHA 与 SHA-1 算法等价
public static String sha(byte[] bytes) {
return shaBase("SHA", bytes);
}
// SHA-1 算法
public static String sha1(byte[] bytes) {
return shaBase("SHA-1", bytes);
}
// SHA-256 算法
public static String sha256(byte[] bytes) {
return shaBase("SHA-256", bytes);
}
// SHA-384 算法
public static String sha384(byte[] bytes) {
return shaBase("SHA-384", bytes);
}
// SHA-521 算法
public static String sha512(byte[] bytes) {
return shaBase("SHA-512", bytes);
}
// SHA基础算法
public static String shaBase(String sha, byte[] bytes) {
try {
// 1、获得SHA摘要算法的 MessageDigest 对象
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(sha);
// 2、使用指定的字节更新摘要
digest.update(bytes);
// 3、获得密文
byte[] rsBytes = digest.digest();
// 4、把密文转换成十六进制的字符串形式
return encodeHex(rsBytes);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
throw new RuntimeException(e.getMessage(), e);
}
}
// 数据准16进制编码
public static String encodeHex(final byte[] data) {
return encodeHex(data, true);
}
// 数据转16进制编码
public static String encodeHex(final byte[] data, final boolean toLowerCase) {
final char[] DIGITS_LOWER = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
final char[] DIGITS_UPPER = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' };
final char[] toDigits = toLowerCase ? DIGITS_LOWER : DIGITS_UPPER;
final int l = data.length;
final char[] out = new char[l << 1];
// two characters form the hex value.
for (int i = 0, j = 0; i < l; i++) {
out[j++] = toDigits[(0xF0 & data[i]) >>> 4];
out[j++] = toDigits[0x0F & data[i]];
}
return new String(out);
}
public static void main(String[] args) {
byte[] bytes = "java小工匠".getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
String sha = sha(bytes);
System.out.println(" sha:" + sha + ",lengh=" + sha.length());
String sha1 = sha1(bytes);
System.out.println(" sha1:" + sha1 + ",lengh=" + sha1.length());
String sha256 = sha256(bytes);
System.out.println("sha256:" + sha256 + ",lengh=" + sha256.length());
String sha384 = sha384(bytes);
System.out.println("sha384:" + sha384 + ",lengh=" + sha384.length());
String sha512 = sha512(bytes);
System.out.println("sha512:" + sha512 + ",lengh=" + sha512.length());
}
}
4.2 CC实现
package lzf.cipher.cc;
import java.nio.charset.Charset;
import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;
/**
* @author Java 小工匠
*/
public class CCShaUtils {
// SHA 与 SHA-1 算法等价
public static String sha(byte[] bytes) {
return DigestUtils.sha1Hex(bytes);
}
// SHA-1 算法
public static String sha1(byte[] bytes) {
return DigestUtils.sha1Hex(bytes);
}
// SHA-256 算法
public static String sha256(byte[] bytes) {
return DigestUtils.sha256Hex(bytes);
}
// SHA-384 算法
public static String sha384(byte[] bytes) {
return DigestUtils.sha384Hex(bytes);
}
// SHA-521 算法
public static String sha512(byte[] bytes) {
return DigestUtils.sha512Hex(bytes);
}
public static void main(String[] args) {
byte[] bytes = "java小工匠".getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
String sha = sha(bytes);
System.out.println(" sha:" + sha + ",lengh=" + sha.length());
String sha1 = sha1(bytes);
System.out.println(" sha1:" + sha1 + ",lengh=" + sha1.length());
String sha256 = sha256(bytes);
System.out.println("sha256:" + sha256 + ",lengh=" + sha256.length());
String sha384 = sha384(bytes);
System.out.println("sha384:" + sha384 + ",lengh=" + sha384.length());
String sha512 = sha512(bytes);
System.out.println("sha512:" + sha512 + ",lengh=" + sha512.length());
}
}
4.3 BC实现
package lzf.cipher.bc;
import java.nio.charset.Charset;
import org.bouncycastle.crypto.Digest;
import org.bouncycastle.crypto.digests.SHA1Digest;
import org.bouncycastle.crypto.digests.SHA256Digest;
import org.bouncycastle.crypto.digests.SHA384Digest;
import org.bouncycastle.crypto.digests.SHA512Digest;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;
/**
* @author Java 小工匠
*/
public class BCShaUtils {
// SHA-1 算法
public static String sha1(byte[] bytes) {
Digest digest = new SHA1Digest();
digest.update(bytes, 0, bytes.length);
byte[] rsData = new byte[digest.getDigestSize()];
digest.doFinal(rsData, 0);
return Hex.toHexString(rsData);
}
// SHA-256 算法
public static String sha256(byte[] bytes) {
Digest digest = new SHA256Digest();
digest.update(bytes, 0, bytes.length);
byte[] rsData = new byte[digest.getDigestSize()];
digest.doFinal(rsData, 0);
return Hex.toHexString(rsData);
}
// SHA-384 算法
public static String sha384(byte[] bytes) {
Digest digest = new SHA384Digest();
digest.update(bytes, 0, bytes.length);
byte[] rsData = new byte[digest.getDigestSize()];
digest.doFinal(rsData, 0);
return Hex.toHexString(rsData);
}
// SHA-521 算法
public static String sha512(byte[] bytes) {
Digest digest = new SHA512Digest();
digest.update(bytes, 0, bytes.length);
byte[] rsData = new byte[digest.getDigestSize()];
digest.doFinal(rsData, 0);
return Hex.toHexString(rsData);
}
public static void main(String[] args) {
byte[] bytes = "java小工匠".getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
String sha1 = sha1(bytes);
System.out.println(" sha1:" + sha1 + ",lengh=" + sha1.length());
String sha256 = sha256(bytes);
System.out.println("sha256:" + sha256 + ",lengh=" + sha256.length());
String sha384 = sha384(bytes);
System.out.println("sha384:" + sha384 + ",lengh=" + sha384.length());
String sha512 = sha512(bytes);
System.out.println("sha512:" + sha512 + ",lengh=" + sha512.length());
}
}
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