消息摘要算法-MAC算法系列

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HmacMD5128JAVA6实现HmacSHA1160JAVA6实现HmacSHA256256JAVA6实现HmacSHA384384JAVA6实现HmacSHA512512JAVA6实现HmacMD2128BouncyCastle实现HmacMD4128BouncyCastle实现HmacSHA224224BouncyCastle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@136228HmacMD5算法摘要：[B@913750HmacSHA256的密钥:[B@bfbdb0HmacSHA256算法摘要：[B@3e86d0HmacSHA1的密钥:[B@253498HmacSHA1算法摘要：[B@9fef6fHmacSHA384的密钥:[B@f38798HmacSHA384算法摘要：[B@4b222fHmacSHA512的密钥:[B@b0f13dHmacSHA512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@4741d6Bouncycastle HmacMD2算法摘要：[B@337d0fBouncycastle HmacMD2Hex算法摘要：0fbabb3bb1a2be81fbc823013f6920feBouncycastle HmacMD4的密钥:[B@1e0bc08Bouncycastle HmacMD4算法摘要：[B@158b649Bouncycastle HmacMD4Hex算法摘要：a3fa5935ca554f83c8987efd2bcfe605Bouncycastle HmacSHA224的密钥:[B@8a0d5dBouncycastle HmacSHA224算法摘要：[B@173831bBouncycastle 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