java加密解密研究八、MAC算法家族

一、概述

MAC算法结合了MD5和SHA算法的优势，并加入密钥的支持，是一种更为安全的消息摘要算法。

MAC（Message Authentication Code，消息认证码算法）是含有密钥的散列函数算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基础上加入了密钥。日次，我们也常把MAC称为HMAC（keyed-Hash Message Authentication Code）。

MAC算法主要集合了MD和SHA两大系列消息摘要算法。MD系列的算法有HmacMD2、HmacMD4、HmacMD5三种算法；SHA系列的算法有HmacSHA1、HmacSHA224、HmacSHA256、HmacSHA384.HmacSHA512五种算法。

经过MAC算法得到的摘要值也可以使用十六进制编码表示，其摘要值长度与参与实现的摘要值长度相同。例如，HmacSHA1算法得到的摘要长度就是SHA1算法得到的摘要长度，都是160位二进制码，换算成十六进制编码为40位。

二、实现和应用

1、Sun的实现和应用

在java6中，MAC系列算法需要通过Mac类提供支持。java6中仅仅提供HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384和HmacSHA512四种算法。

Mac算法是带有密钥的消息摘要算法，所以实现起来要分为两步：

1）、构建密钥

2）、执行消息摘要

2、BouncyCastle的实现和应用

第三方加密组件包Bouncy Castle作为补充，提供了HmacMD2.HmacMD4、HmacSHA224三种算法的支持。

package Test; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.Security; import javax.crypto.KeyGenerator; import javax.crypto.Mac; import javax.crypto.SecretKey; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter; import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; /** * MAC算法工具类 * 对于HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512应用的步骤都是一模一样的。具体看下面的代码 */ class MACCoder { /** * 产生HmacMD2摘要算法的密钥 */ public static byte[] initHmacMD2Key() throws NoSuchAlgorithmException { // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器 KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD2"); // 产生密钥 SecretKey secretKey = generator.generateKey(); // 获得密钥 byte[] key = secretKey.getEncoded(); return key; } /** * HmacMd2摘要算法 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥 */ public static String encodeHmacMD2(byte[] data, byte[] key) throws Exception { // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 还原密钥 SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD2"); // 实例化Mac Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); // 初始化mac mac.init(secretKey); // 执行消息摘要 byte[] digest = mac.doFinal(data); return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);// 转为十六进制的字符串 } /** * 产生HmacMD4摘要算法的密钥 */ public static byte[] initHmacMD4Key() throws NoSuchAlgorithmException { // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器 KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD4"); // 产生密钥 SecretKey secretKey = generator.generateKey(); // 获得密钥 byte[] key = secretKey.getEncoded(); return key; } /** * HmacMD4摘要算法 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥 */ public static String encodeHmacMD4(byte[] data, byte[] key) throws Exception { // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 还原密钥 SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD4"); // 实例化Mac Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); // 初始化mac mac.init(secretKey); // 执行消息摘要 byte[] digest = mac.doFinal(data); return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);// 转为十六进制的字符串 } /** * 产生HmacSHA224摘要算法的密钥 */ public static byte[] initHmacSHA224Key() throws NoSuchAlgorithmException { // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器 KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA224"); // 产生密钥 SecretKey secretKey = generator.generateKey(); // 获得密钥 byte[] key = secretKey.getEncoded(); return key; } /** * HmacSHA224摘要算法 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥 */ public static String encodeHmacSHA224(byte[] data, byte[] key) throws Exception { // 添加BouncyCastle的支持 Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); // 还原密钥 SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA224"); // 实例化Mac Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); // 初始化mac mac.init(secretKey); // 执行消息摘要 byte[] digest = mac.doFinal(data); return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);// 转为十六进制的字符串 } } public class MACTest { public static void main(String[] args) throws Exception { String testString = "asdasd"; byte[] keyHmacMD2 = MACCoder.initHmacMD2Key(); System.out.println(MACCoder.encodeHmacMD2(testString.getBytes(), keyHmacMD2)); byte[] keyHmacMD4 = MACCoder.initHmacMD4Key(); System.out.println(MACCoder.encodeHmacMD4(testString.getBytes(), keyHmacMD4)); byte[] keyHmacSHA224 = MACCoder.initHmacSHA224Key(); System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA224(testString.getBytes(), keyHmacSHA224)); } }