Hash算法总结_hash算法整数

作者：笔触狂放9 | 2024-07-01 08:40:46

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hash算法整数

Hash算法概述

        哈希算法（Hash）又称摘要算法（Digest），它的作用是：对任意一组输入数据进行计算，得到一个固定长度的输出摘要。
        哈希算法最重要的特点就是：
                相同的输入一定得到相同的输出；
                不同的输入大概率得到不同的输出。
                所以，哈希算法的目的：为了验证原始数据是否被篡改。

Java字符串的hashCode()就是一个哈希算法，它的输入是任意字符串，输出是固定的4字节int整数.例如：

                "hello".hashCode(); // 0x5e918d2
                "hello, java".hashCode(); // 0x7a9d88e8
                "hello, bob".hashCode(); // 0xa0dbae2f

两个相同的字符串永远会计算出相同的hashCode，否则基于hashCode定位的HashMap就无法正常工作。这也是为什么当我们自定义一个class时，覆写equals()方法时我们必须正确覆写hashCode()方法。

Hash碰撞

哈希碰撞是指：两个不同的输入得到了两个相同的输出。

例如：

"通话".hashCode(); // 0x11ff03

"重地".hashCode(); // 0x11ff03

哈希碰撞无法避免，因为输出的字节长度是固定的，但是输入的数据是无穷的。所以必然会发生哈希碰撞。

一个好的哈希算法必须满足：

碰撞概率低

不能猜测出输出（无规律）

常用的哈希算法

算法	输出单位（位）	输出长度（字节）
MD5	128	16
SHA-1	160	20
RipeMD-160	160	20
SHA-256	256	32
SHA-512	512	64

注：1字节=8位

MD5:

MD5算法指MD5信息摘要算法，一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。

下面是一个简单的使用场景：存储用户密码，对我们的准备存入数据库中的密码进行加密。


import java.security.MessageDigest;
 
public class main {
	public static void main(String[] args)  {
        String password = "wzhdxtx";
		// 创建一个MessageDigest实例:
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
       
        //调用update输入数据:
        md.update(password.getBytes("UTF-8"));
       
        
       //获取加密后的字节数组
        byte[] results = md.digest(); 
        
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        //将字节数组转换为16进制的字符
        for(byte bite : results) {
        	sb.append(String.format("%02x", bite));
        }
        
        System.out.println(sb.toString());
        //c5c610f4c4f9fa07c02d6268fe0d6b96
	}
}

这样一来我们的密码就被加密处理了，可以使用密文在数据库中进行存储，但只这样存储，也会遭到黑客手中彩虹表的入侵，于是我们将采用特殊措施来抵御彩虹表攻击：对每个口令额外添加随机数，这个方法我们称为加"盐"：


import java.security.MessageDigest;
 
public class main {
	public static void main(String[] args)  {
        String password = "wzhdxtx";
		// 创建一个MessageDigest实例:
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
       
        //调用update输入数据:
        md.update(password.getBytes("UTF-8"));
        //加盐
        md.update(UUID.randomUUID().toString().substring(0, 4).getBytes("UTF-8"));
        
       //获取加密后的字节数组
        byte[] results = md.digest(); 
        
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        //将字节数组转换为16进制的字符
        for(byte bite : results) {
        	sb.append(String.format("%02x", bite));
        }
        
        System.out.println(sb.toString());
        
	}
}

SHA-1

SHA-1也是一种哈希算法,它的输出是160 bits,即20字节。

在Java中使用SHA-1，和MD5完全一样，只需要把算法名称改为"SHA-1"

Hmac算法

Hmac算法就是一种基于密钥的消息认证码算法，它的全称是Hash-based Message Authentication Code，是一种更安全的消息摘要算法。
Hmac算法总是和某种哈希算法配合起来用的。

        例如，我们使用MD5算法，对应的就是Hmac MD5算法，它相当于“加盐”的MD5：HmacMD5 ≈ md5(secure_random_key, input)
        因此，HmacMD5可以看作带有一个安全的key的MD5。使用HmacMD5而不是用MD5加salt，有如下好处：
        HmacMD5使用的key长度是64字节，更安全；
        Hmac是标准算法，同样适用于SHA-1等其他哈希算法；
        Hmac输出和原有的哈希算法长度一致。

Hmac本质上就是把key混入摘要的算法。

以下例子是基于秘钥对密码进行加密的简单例子：

步骤：

1.通过名称HmacMD5获取KeyGenerator实例；
                2.通过KeyGenerator创建一个SecretKey实例；
                3.通过名称HmacMD5获取Mac实例；
                4.用SecretKey初始化Mac实例；
                5.对Mac实例反复调用update(byte[])输入数据；
                6.调用Mac实例的doFinal()获取最终的哈希值。


public static void main1(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException {
		String password = "wzhdxtx";
		
		//获取HmacMD5秘钥生成器
		KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
		
		//产生秘钥
		SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();
		
		System.out.println(Arrays.toString(secretKey.getEncoded()));//秘钥
		
		System.out.println(secretKey.getEncoded().length);//秘钥长度
 
        //秘钥加载为16进制字符串
		byte[] keyArray = secreKey.getEncoded();
        StringBuilder key = new StringBuilder();
        for(byte bite:keyArray) {
        	key.append(String.format("%02x", bite));
        }
		
		//初始化Mac
		Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
		
		mac.init(secretKey);//初始化秘钥
		
		mac.update(password.getBytes());//更新原始加密内容
		
		byte[] bytes = mac.doFinal();//加密处理，并获取加密结果
		
		System.out.println(Arrays.toString(bytes));//加密结果
		System.out.println(bytes.length);//加密结果（字节数组的长度）
		System.out.println(HashTools.toHex(bytes));//将加密结果转换为16进制
	}

Hmac算法是一种标准的基于密钥的哈希算法，可以配合MD5、SHA-1等哈希算法，计算的摘要长度和原摘要算法长度相同。

既然密码加了密，那么一定是要将生成的秘钥记录下来的，以便下次登录时验证。

下面例子是获得的秘钥记录下来，验证密码是否正确的例子：

假定获得的秘钥字节数组是：[-119, 86, -110, -8, -74, -71, -83, 119, -72, 88, -10, -6, -91, 100, 97, 93, -37, -79, 51, -20, -101, 126, 88, 34, -106, -21, 18, -21, 91, 44, 51, 104, 47, -15, 23, 97, 0, -85, -41, 4, -43, -42, 117, -45, -109, -65, 71, -48, 31, 57, -121, 90, 7, 118, 50, -39, -68, 60, -13, -128, -18, 74, -4, -7]

秘钥的16进制： 895692f8b6b9ad77b858f6faa564615ddbb133ec9b7e582296eb12eb5b2c33682ff1176100abd704d5d675d393bf47d01f39875a077632d9bc3cf380ee4afcf9

加密的结果是：ab5f04bb76aa2b7f427e2ceb3d6241ed

1.保留的秘钥是字节数组形式


public static void main(String[] args) {
		
		String password = "wzhdxtx";
		//秘钥
		byte[] bytes = {[-119, 86, -110, -8, -74, -71, -83, 119, 
-72, 88, -10, -6, -91, 100, 97, 93, -37, -79, 51, -20, -101, 126, 
88, 34, -106, -21, 18, -21, 91, 44, 51, 104, 47, -15, 23, 97, 
0, -85, -41, 4, -43, -42, 117, -45, -109, -65, 71, -48, 
31, 57, -121, 90, 7, 118, 50, -39, -68, 60, -13, -128, -18, 74,
 -4, -7]};//
		
		try {
			//恢复秘钥（字节数组）
			SecretKey key = new SecretKeySpec(bytes, "HmacMD5");
			Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
			
			mac.init(key);
			mac.update(password.getBytes());
            byte[] results = mac.doFinal()
			StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(byte bite : results) {
        	sb.append(String.format("%02x", bite));
        }
        
        System.out.println(sb.toString());
			
			
		} catch (InvalidKeyException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {			
			e.printStackTrace();
		} catch (IllegalStateException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

得出结果与加密结果一致。

2.保留的秘钥是16进制形式


public static void main(String[] args) {
		
		String password = "wzhdxtx";
		//秘钥
		String keyStr = "895692f8b6b9ad77b858f6faa564615ddbb133ec9b7e582296eb12eb5b2c33682f"
				+ "f1176100abd704d5d675d393bf47d01f39875a077632d9bc3cf380ee4afcf9";
		byte[] bytes = new byte[64];
		
        //将2位16进制字符转换成一个字节
		for(int i=0,j=0;i<keyStr.length();i+=2,j++) {
			String s = keyStr.substring(i, i+2);
			bytes[j] = (byte)Integer.parseInt(s, 16);
		}
		System.out.println(Arrays.toString(bytes));
		try {
			//恢复秘钥（字节数组）
			SecretKey key = new SecretKeySpec(bytes, "HmacMD5");
			Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
			
			mac.init(key);
			mac.update(password.getBytes());
			
			byte[] result = mac.doFinal()
			StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for(byte bite : results) {
        	    sb.append(String.format("%02x", bite));
            }
        
            System.out.println(sb.toString());
			
		} catch (InvalidKeyException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {			
			e.printStackTrace();
		} catch (IllegalStateException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

得出结果与加密结果一致。

BouncyCastle(哈希算法和加密算法的第三方库)

bcprov-jdk15on-1.70-lib.rar

(jar包可以在官方网站下载)

Java标准库的java.security包提供了一种标准机制，允许第三方提供商无缝接入。我们要使用BouncyCastle提供的RipeMD160算法，需要先把BouncyCastle注册一下：


public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 注册BouncyCastle提供的通知类对象BouncyCastleProvider
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
 
        // 获取RipeMD160算法的"消息摘要对象"(加密对象)
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("RipeMD160");
 
        // 更新原始数据
        md.update("HelloWorld".getBytes());
 
        // 获取消息摘要(加密)
        byte[] result = md.digest();
 
        // 消息摘要的字节长度和内容
        System.out.println(result.length); // 160位=20字节
        System.out.println(Arrays.toString(result));
 
        // 16进制内容字符串
        //参数1：1代表正整数
        //参数2：字节数组
        String hex = new BigInteger(1,result).toString(16);
        System.out.println(hex.length()); // 20字节=40个字符
        System.out.println(hex);
    }
}

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