1.摘要算法
1.1 摘要算法（哈希算法/Hash/数字指纹）：
- 计算任意长度数据的摘要（固定长度）
- 相同的输入数据始终得到相同的输出
- 不同的输入尽量得到不同的输出
1.2 摘要算法目的：
- 验证数据和原始数据是否一致，被篡改
1.3.java的Object.hashCode()方法就是一个摘要算法：
- 输入：任意数据
- 输出：固定长度数据(int, byte[4])
- 相同的输入得到相同的输出：重写equals方法时，也要正确的复写hashCode方法。
1.4.碰撞
两个不同的输入得到了相同的输出，仅做示例
hash("abc") = 0x12345678
hash("xyz") = 0x12345678
hash("abc") = 0x12345678
hash("xyz") = 0x12345678原因：哈希算法是将一个无限的输入集合映射到一个有限的输入集合。碰撞是不能避免的，因为输出的字节长度是固定的，而输入的字节长度是不固定的。所以哈希算法是把一个无限的输入集合映射到一个有限的输出集合。
假设输出2个字节的摘要，1个字节8位，2个字节16位，即所有的输出在16个0到16个1之间，即2^16=65536。将无限的输入映射到输出集合中，肯定有不同的输入获得相同输出的情况，即碰撞。
1.5 Hash算法的安全性：
一个好的Hash算法：
- 碰撞率要低
- 不能根据输入猜测输出
* 如hashA("java001") = "123456"，hashA("java002") = "123457"。可能推出hashA("java003") = "123458" - 输入的任意一个bit的变化会造成输出完全不同
* 如hashA("java001") = "123456"，hashA("java002") = "580645"。可能推出hashA("java003") = ？ - 很难从输出反推输入（只能暴力穷举）
1.6 常用的摘要算法：
算法 | 输出长度：位数 | 输出长度：字节数 |
MD5 | 128 bits | 16bytes |
SHA-1 | 160bits | 20bytes |
SHA-256 | 256bits | 32bytes |
PipeMd-160 | 160bits | 20bytes |
2 MD5算法
Java使用MD5非常简单
//示例代码
import java.security.MessageDigest;
...
MessageDigest md = new MessageDigest.newInstance("MD5");
//反复调用update输入数据
md.update(data1);
md.update(data2);
...
byte[] result = md.digest();//获取长度为16的byte数组
//示例代码
import java.security.MessageDigest;
...
MessageDigest md = new MessageDigest.newInstance("MD5");
//反复调用update输入数据
md.update(data1);
md.update(data2);
...
byte[] result = md.digest();//获取长度为16的byte数组输入数据可以分片操作
import java.security.MessageDigest;
import java.util.Arrays;
public class SplitString {
public static void main(String[] args) throws Exception{
getMD5("helloworld");
String[] ss = {"hello","world"};
getMD5(ss);
}
static void getMD5(String s) throws Exception{
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
md.update(s.getBytes());
byte[] result = md.digest();
System.out.println(Arrays.toString(result));
}
static void getMD5(String[] s) throws Exception{
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
for(String si:s){
md.update(si.getBytes());
}
byte[] result = md.digest();
System.out.println(Arrays.toString(result));
}
}
import java.security.MessageDigest;
import java.util.Arrays;
public class SplitString {
public static void main(String[] args) throws Exception{
getMD5("helloworld");
String[] ss = {"hello","world"};
getMD5(ss);
}
static void getMD5(String s) throws Exception{
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
md.update(s.getBytes());
byte[] result = md.digest();
System.out.println(Arrays.toString(result));
}
static void getMD5(String[] s) throws Exception{
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
for(String si:s){
md.update(si.getBytes());
}
byte[] result = md.digest();
System.out.println(Arrays.toString(result));
}
}
2.1 MD5用途
- 验证文件完整性
- MD5存储用户口令
- 系统不存储用户原始口令
- 系统存储用户原始口令的MD5
如何判断用户口令是否正确
- 系统计算用户输入的原始口令的MD5并与数据库存储的MD5对比
* 相同：口令正确
* 不相同：口令错误
使用MD5要注意防止彩虹表攻击
抵御彩虹表攻击：
- 对每个口令额外添加随机数salt
*md5(password)
* md5(salt+password)
3.代码示例
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
public class SplitString {
public static byte[] toMD5(byte[] input){
MessageDigest md;
try{
md = MessageDigest.getInstance("MD5");
}catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e);
}
md.update(input);
return md.digest();//返回MD5
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String s = "MD5摘要算法测试";
byte[] r = toMD5(s.getBytes("UTF-8"));//先将字符串转化为字节数组
System.out.println(String.format("%032x",new BigInteger(1,r)));
System.out.println(String.format("%040x",new BigInteger(1,r)));//不足40位，前面补0
System.out.println(String.format("%40x0",new BigInteger(1,r)));//后面加0
}
}
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
public class SplitString {
public static byte[] toMD5(byte[] input){
MessageDigest md;
try{
md = MessageDigest.getInstance("MD5");
}catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e);
}
md.update(input);
return md.digest();//返回MD5
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String s = "MD5摘要算法测试";
byte[] r = toMD5(s.getBytes("UTF-8"));//先将字符串转化为字节数组
System.out.println(String.format("%032x",new BigInteger(1,r)));
System.out.println(String.format("%040x",new BigInteger(1,r)));//不足40位，前面补0
System.out.println(String.format("%40x0",new BigInteger(1,r)));//后面加0
}
}
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
public class SplitString {
public static byte[] toMD5(byte[] input){
MessageDigest md;
try{
md = MessageDigest.getInstance("MD5");
}catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e);
}
md.update(input);
return md.digest();//返回MD5
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String s = "helloworld";
String salt = "Random salt";
byte[] r = toMD5((salt+s).getBytes("UTF-8"));//先将字符串转化为字节数组
System.out.println(String.format("%032x",new BigInteger(1,r)));
System.out.println(String.format("%040x",new BigInteger(1,r)));
System.out.println(String.format("%40x0",new BigInteger(1,r)));
}
}
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
public class SplitString {
public static byte[] toMD5(byte[] input){
MessageDigest md;
try{
md = MessageDigest.getInstance("MD5");
}catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e);
}
md.update(input);
return md.digest();//返回MD5
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String s = "helloworld";
String salt = "Random salt";
byte[] r = toMD5((salt+s).getBytes("UTF-8"));//先将字符串转化为字节数组
System.out.println(String.format("%032x",new BigInteger(1,r)));
System.out.println(String.format("%040x",new BigInteger(1,r)));
System.out.println(String.format("%40x0",new BigInteger(1,r)));
}
}
4.总结：
- MD5是一种常用的哈希算法，输出128bits/16bytes
- 常用于验证数据完整性
- 用于存储口令时要考虑彩虹表攻击
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