Java 实现 SHA

本文介绍 Java 语言实现 SHA Hash 的多种方法。

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目录

• SHA 简介
• 实现方法
  • 基于 Java API
  • 基于 Apache Commons
  • 基于 Google Guava
  • 基于 Bouncy Castle
  • 单元测试

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SHA 简介

SHA（Secure Hash Algorithm，安全散列算法），至今为止共出现过 4 代。

• SHA-0，于 1993 年发布，称作安全散列标准（Secure Hash Standard），FIPS PUB 180。
• SHA-1，于 1995 年发布，与 SHA-0 相比只在压缩函数的消息转换部分差了一个比特的循环位移，根据 NSA 的说法，这修正了一个在原始算法中会降低散列安全性的弱点。SHA-0 和 SHA-1 的弱点相继被攻破，已经不再安全。
• SHA-2，于 2001 年发布，是 SHA-1 的后继者，其下又可再分为 6 个不同的算法标准，包括：SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
• SHA-3，于 2015 年发布，之前名为 Keccak，是一个加密散列算法。SHA-3提供了一种不同的方法使得在某些硬件实现领域更加快速。SHA-3 的出现不是为了取代 SHA-2，因为在 SHA-3 发布时 SHA-2 并没有出现明显的弱点，尽管目前已有更加安全的算法。

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实现方法

SHA 算法实现都比较相似，下面以 SHA-256 的实现为例，SHA-256 算法可以生成一个几乎唯一、固定 256 位（32 字节）的哈希值。
需要注意的是，因为 SHA3 在 2015 年才发布，因此直至 JDK 9 版本后才内置了此算法实现，本文未给出此算法实现示例。

基于 Java API

package tutorial.java.util;

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Sha256Utils {

    public static String sha256(String original) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        byte[] hash = messageDigest.digest(original.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        return bytesToHex(hash);
    }

    /**
     * 自定义字节到十六进制转换器来获取十六进制的哈希值
     */
    private static String bytesToHex(byte[] hash) {
        StringBuilder hexString = new StringBuilder();
        for (byte b : hash) {
            String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
            if (hex.length() == 1) {
                hexString.append('0');
            }
            hexString.append(hex);
        }
        return hexString.toString();
    }
}

基于 Apache Commons

1. 添加 Apache Commons Codec 依赖

<dependency>
    <groupId>commons-codec</groupId>
    <artifactId>commons-codec</artifactId>
    <version>1.14</version>
</dependency>

2. 使用 org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils 实现 SHA-256 Hash

package tutorial.java.util;

import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;

public class Sha256Utils {

    public static String sha256(String original) {
        return DigestUtils.sha256Hex(original);
    }
}

基于 Google Guava

1. 添加 Google Guava 依赖

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>28.2-jre</version>
</dependency>

使用 com.google.common.hash.Hashing 实现 SHA-256 Hash

package tutorial.java.util;

import com.google.common.hash.Hashing;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class Sha256Utils {

    public static String sha256(String original) {
        return Hashing.sha256()
                .hashString(original, StandardCharsets.UTF_8)
                .toString();
    }
}

基于 Bouncy Castle

1. 添加 Bouncy Castle 依赖

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
    <version>1.65</version>
</dependency>

2. 同 Java API 类似，只是最后一步将字节转换为十六进制使用了 org.bouncycastle.util.encoders.Hex 实现。

package tutorial.java.util;

import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Sha256Utils {

    public static String sha256(String original) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        byte[] hash = digest.digest(original.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        return new String(Hex.encode(hash));
    }
}

单元测试

适用于以上所有示例代码。

package tutorial.java.util;

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Sha256UtilsTest {

    @Test
    public void testSha256() throws NoSuchAlgorithmException {
        String original = "ABCDEFG";
        String expected = "e9a92a2ed0d53732ac13b031a27b071814231c8633c9f41844ccba884d482b16";
        Assert.assertEquals(expected, Sha256Utils.sha256(original));
    }
}