消息摘要算法-MAC算法系列

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一、简述

mac（Message Authentication Code，消息认证码算法）是含有密钥散列函数算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基础上加上了密钥。因此MAC算法也经常被称作HMAC算法。关于hmac算法的详情可以参看RFC 2104(http://www.ietf.org/rfc/rfc2104.txt)，这里包含了HmacMD5算法的C语言实现。

这里需要说明的是经过mac算法得到的摘要值也可以使用十六进制编码表示，其摘要值得长度与实现算法的摘要值长度相同。例如 HmacSHA算法得到的摘要长度就是SHA1算法得到的摘要长度，都是160位二进制数，换算成十六进制的编码为40位。

二、模型分析

甲乙双方进行数据交换可以采取如下流程完成

1、甲方向乙方公布摘要算法（就是指定要使用的摘要算法名）

2、甲乙双方按照约定构造密钥，双方拥有相同的密钥（一般是一方构造密钥后通知另外一方，此过程不需要通过程序实现，就是双方约定个字符串，但是这个字符串可不是随便设定的，也是通过相关算法获取的）

3、甲方使用密钥对消息做摘要处理，然后将消息和生成的摘要消息一同发送给乙方

4、乙方收到消息后，使用甲方已经公布的摘要算法+约定好的密钥对收到的消息进行摘要处理。然后比对自己的摘要消息和甲方发过来的摘要消息。甄别消息是否是甲方发送过来的

三、MAC系列算法支持表

算法摘要长度备注

HmacMD5 128 JAVA6实现

HmacSHA1 160 JAVA6实现

HmacSHA256 256 JAVA6实现

HmacSHA384 384 JAVA6实现

HmacSHA512 512 JAVA6实现

HmacMD2 128 BouncyCastle实现

HmacMD4 128 BouncyCastle实现

HmacSHA224 224 BouncyCastle实现

四、sun以及bouncycastle的hmac算法实现

package com.ca.test;
import java.security.Security;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;
/*** MAC消息摘要组件* @author kongqz* */
public class MACCoder {
///HmacMD5////*** 初始化HmacMD5的密钥* @return byte[] 密钥* * */public static byte[] initHmacMD5Key() throws Exception{//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacMD5消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacMD5(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD5");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}///HmacSHA1///*** 初始化HmacSHA1的密钥* @return byte[] 密钥* * */public static byte[] initHmacSHAKey() throws Exception{//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA1");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacSHA1消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacSHA(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA1");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}///HmacSHA256///*** 初始化HmacSHA256的密钥* @return byte[] 密钥* * */public static byte[] initHmacSHA256Key() throws Exception{//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacSHA256消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacSHA256(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA256");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}///HmacSHA384///*** 初始化HmacSHA384的密钥* @return byte[] 密钥* * */public static byte[] initHmacSHA384Key() throws Exception{//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA384");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacSHA384消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacSHA384(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA384");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}///HmacSHA512///*** 初始化HmacSHA512的密钥* @return byte[] 密钥* * */public static byte[] initHmacSHA512Key() throws Exception{//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA512");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacSHA512消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacSHA512(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA512");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}
///HmacMD2-BouncyCastle才支持的实现///*** 初始化HmacMD2的密钥* @return byte[] 密钥* */public static byte[] initHmacMD2Key() throws Exception{//加入BouncyCastleProvider的支持Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD2");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacMD2消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacMD2(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//加入BouncyCastleProvider的支持Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD2");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}/*** HmacMD2Hex消息摘要* @param data 待做消息摘要处理的数据* @param String 密钥* @return byte[] 消息摘要* */public static String encodeHmacMD2Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//执行消息摘要处理byte[] b=encodeHmacMD2(data,key);//做十六进制转换return new String(Hex.encode(b));}///HmacMD4-BouncyCastle才支持的实现///*** 初始化HmacMD2的密钥* @return byte[] 密钥* */public static byte[] initHmacMD4Key() throws Exception{//加入BouncyCastleProvider的支持Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacMD4");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacMD4消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacMD4(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//加入BouncyCastleProvider的支持Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacMD4");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}/*** HmacMD4Hex消息摘要* @param data 待做消息摘要处理的数据* @param String 密钥* @return byte[] 消息摘要* */public static String encodeHmacMD4Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//执行消息摘要处理byte[] b=encodeHmacMD4(data,key);//做十六进制转换return new String(Hex.encode(b));}
///HmacSHA224-BouncyCastle才支持的实现///*** 初始化HmacSHA224的密钥* @return byte[] 密钥* */public static byte[] initHmacSHA224Key() throws Exception{//加入BouncyCastleProvider的支持Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());//初始化KeyGeneratorKeyGenerator keyGenerator=KeyGenerator.getInstance("HmacSHA224");//产生密钥SecretKey secretKey=keyGenerator.generateKey();//获取密钥return secretKey.getEncoded();}/*** HmacSHA224消息摘要* @param data 待做摘要处理的数据* @param key 密钥* @return  byte[] 消息摘要* */public static byte[] encodeHmacSHA224(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//加入BouncyCastleProvider的支持Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());//还原密钥，因为密钥是以byte形式为消息传递算法所拥有SecretKey secretKey=new SecretKeySpec(key,"HmacSHA224");//实例化MacMac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());//初始化Macmac.init(secretKey);//执行消息摘要处理return mac.doFinal(data);}/*** HmacSHA224Hex消息摘要* @param data 待做消息摘要处理的数据* @param String 密钥* @return byte[] 消息摘要* */public static String encodeHmacSHA224Hex(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//执行消息摘要处理byte[] b=encodeHmacSHA224(data,key);//做十六进制转换return new String(Hex.encode(b));}/*** 进行相关的摘要算法的处理展示* @throws Exception * **/public static void main(String[] args) throws Exception {String str="HmacMD5消息摘要";//初始化密钥byte[] key1=MACCoder.initHmacMD5Key();//获取摘要信息byte[] data1=MACCoder.encodeHmacMD5(str.getBytes(), key1);System.out.println("原文："+str);System.out.println();System.out.println("HmacMD5的密钥:"+key1.toString());System.out.println("HmacMD5算法摘要："+data1.toString());System.out.println();//初始化密钥byte[] key2=MACCoder.initHmacSHA256Key();//获取摘要信息byte[] data2=MACCoder.encodeHmacSHA256(str.getBytes(), key2);System.out.println("HmacSHA256的密钥:"+key2.toString());System.out.println("HmacSHA256算法摘要："+data2.toString());System.out.println();//初始化密钥byte[] key3=MACCoder.initHmacSHAKey();//获取摘要信息byte[] data3=MACCoder.encodeHmacSHA(str.getBytes(), key3);System.out.println("HmacSHA1的密钥:"+key3.toString());System.out.println("HmacSHA1算法摘要："+data3.toString());System.out.println();//初始化密钥byte[] key4=MACCoder.initHmacSHA384Key();//获取摘要信息byte[] data4=MACCoder.encodeHmacSHA384(str.getBytes(), key4);System.out.println("HmacSHA384的密钥:"+key4.toString());System.out.println("HmacSHA384算法摘要："+data4.toString());System.out.println();//初始化密钥byte[] key5=MACCoder.initHmacSHA512Key();//获取摘要信息byte[] data5=MACCoder.encodeHmacSHA512(str.getBytes(), key5);System.out.println("HmacSHA512的密钥:"+key5.toString());System.out.println("HmacSHA512算法摘要："+data5.toString());System.out.println();System.out.println("================以下的算法支持是bouncycastle支持的算法，sun java6不支持=======================");//初始化密钥byte[] key6=MACCoder.initHmacMD2Key();//获取摘要信息byte[] data6=MACCoder.encodeHmacMD2(str.getBytes(), key6);String datahex6=MACCoder.encodeHmacMD2Hex(str.getBytes(), key6);System.out.println("Bouncycastle HmacMD2的密钥:"+key6.toString());System.out.println("Bouncycastle HmacMD2算法摘要："+data6.toString());System.out.println("Bouncycastle HmacMD2Hex算法摘要："+datahex6.toString());System.out.println();//初始化密钥byte[] key7=MACCoder.initHmacMD4Key();//获取摘要信息byte[] data7=MACCoder.encodeHmacMD4(str.getBytes(), key7);String datahex7=MACCoder.encodeHmacMD4Hex(str.getBytes(), key7);System.out.println("Bouncycastle HmacMD4的密钥:"+key7.toString());System.out.println("Bouncycastle HmacMD4算法摘要："+data7.toString());System.out.println("Bouncycastle HmacMD4Hex算法摘要："+datahex7.toString());System.out.println();//初始化密钥byte[] key8=MACCoder.initHmacSHA224Key();//获取摘要信息byte[] data8=MACCoder.encodeHmacSHA224(str.getBytes(), key8);String datahex8=MACCoder.encodeHmacSHA224Hex(str.getBytes(), key8);System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224的密钥:"+key8.toString());System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224算法摘要："+data8.toString());System.out.println("Bouncycastle HmacSHA224算法摘要："+datahex8.toString());System.out.println();}
}
控制台输出结果如下：
原文：HmacMD5消息摘要
HmacMD5的密钥:[B@136228
HmacMD5算法摘要：[B@913750
HmacSHA256的密钥:[B@bfbdb0
HmacSHA256算法摘要：[B@3e86d0
HmacSHA1的密钥:[B@253498
HmacSHA1算法摘要：[B@9fef6f
HmacSHA384的密钥:[B@f38798
HmacSHA384算法摘要：[B@4b222f
HmacSHA512的密钥:[B@b0f13d
HmacSHA512算法摘要：[B@ae000d
================以下的算法支持是bouncycastle支持的算法，sun java6不支持=======================
Bouncycastle HmacMD2的密钥:[B@4741d6
Bouncycastle HmacMD2算法摘要：[B@337d0f
Bouncycastle HmacMD2Hex算法摘要：0fbabb3bb1a2be81fbc823013f6920fe
Bouncycastle HmacMD4的密钥:[B@1e0bc08
Bouncycastle HmacMD4算法摘要：[B@158b649
Bouncycastle HmacMD4Hex算法摘要：a3fa5935ca554f83c8987efd2bcfe605
Bouncycastle HmacSHA224的密钥:[B@8a0d5d
Bouncycastle HmacSHA224算法摘要：[B@173831b
Bouncycastle HmacSHA224算法摘要：542d47250e5ff9f8bb3a7607799b1685a8accd65580410ea1d4dd578

五、总结

1、sun支持了5中算法，但是不支持转成16进制，但是可以用commons codec或者bouncycastle的16进制转换协助进行转换

2、bouncycastle支持补充了三种算法，并支持16进制转换

转载于:https://my.oschina.net/biezhi/blog/394579