JAVA加解密8-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

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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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KeyGenerator
        KeyGenerator 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Mac
        Mac mac=Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        //初始化Mac
        mac.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