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java登陸密碼加密

發布時間: 2024-08-08 01:12:46

A. 用java做的登錄框 怎麼給密碼加密

密碼不是保存在cookie里么 如果非要資料庫伺服器記住密碼 那就得用上面的朋友說的MD5加密啦 雖然吧可逆 不過也是可以破的

B. java密碼加密與解密

以下兩個類可以很方便的完成字元串的加密和解密

加密 CryptHelper encrypt(password)

解密 CrypHelper decrypt(password)

代碼如下

CryptUtils java

[java]

package gdie lab crypt;

import java io IOException;

import javax crypto Cipher;

import javax crypto KeyGenerator;

import javax crypto SecretKey;

import apache xerces internal impl dv util Base ;

public class CryptUtils {

private static String Algorithm = DES ;

private static byte[] DEFAULT_KEY=new byte[] { };

private static String VALUE_ENCODING= UTF ;

/**

* 生成密鑰

*

* @return byte[] 返回生成的密鑰

* @throws exception

* 扔出異常

*/

public static byte[] getSecretKey() throws Exception {

KeyGenerator keygen = KeyGenerator getInstance(Algorithm)

SecretKey deskey = keygen generateKey()

// if (debug ) System out println ( 生成密鑰 +byte hex (deskey getEncoded

// ()))

return deskey getEncoded()

}

/**

* 將指定的數據根據提供的密鑰進行加密

*

* @param input

* 需要加密的數據

* @param key

* 密鑰

* @return byte[] 加密後的數據

* @throws Exception

*/

public static byte[] encryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {

SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)

// if (debug )

// {

// System out println ( 加密前的二進串 +byte hex (input ))

// System out println ( 加密前的字元串 +new String (input ))

//

// }

Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)

c init(Cipher ENCRYPT_MODE deskey)

byte[] cipherByte = c doFinal(input)

// if (debug ) System out println ( 加密後的二進串 +byte hex (cipherByte ))

return cipherByte;

}

public static byte[] encryptData(byte[] input) throws Exception {

return encryptData(input DEFAULT_KEY)

}

/**

* 將給定的已加密的數據通過指定的密鑰進行解密

*

* @param input

* 待解密的數據

* @param key

* 密鑰

* @return byte[] 解密後的數據

* @throws Exception

*/

public static byte[] decryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {

SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)

// if (debug ) System out println ( 解密前的信息 +byte hex (input ))

Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)

c init(Cipher DECRYPT_MODE deskey)

byte[] clearByte = c doFinal(input)

// if (debug )

// {

// System out println ( 解密後的二進串 +byte hex (clearByte ))

// System out println ( 解密後的字元串 +(new String (clearByte )))

//

// }

return clearByte;

}

public static byte[] decryptData(byte[] input) throws Exception {

return decryptData(input DEFAULT_KEY)

}

/**

* 位元組碼轉換成 進制字元串

*

* @param byte[] b 輸入要轉換的位元組碼

* @return String 返回轉換後的 進制字元串

*/

public static String byte hex(byte[] bytes) {

StringBuilder hs = new StringBuilder()

for(byte b : bytes)

hs append(String format( % $ X b))

return hs toString()

}

public static byte[] hex byte(String content) {

int l=content length()》 ;

byte[] result=new byte[l];

for(int i= ;i<l;i++) {

int j=i《 ;

String s=content substring(j j+ )

result[i]=Integer valueOf(s ) byteValue()

}

return result;

}

/**

* 將位元組數組轉換為base 編碼字元串

* @param buffer

* @return

*/

public static String bytesToBase (byte[] buffer) {

//BASE Encoder en=new BASE Encoder()

return Base encode(buffer)

// return encoder encode(buffer)

}

/**

* 將base 編碼的字元串解碼為位元組數組

* @param value

* @return

* @throws IOException

*/

public static byte[] base ToBytes(String value) throws IOException {

//return Base decodeToByteArray(value)

// System out println(decoder decodeBuffer(value))

// return decoder decodeBuffer(value)

return Base decode(value)

}

/**

* 加密給定的字元串

* @param value

* @return 加密後的base 字元串

*/

public static String encryptString(String value) {

return encryptString(value DEFAULT_KEY)

}

/**

* 根據給定的密鑰加密字元串

* @param value 待加密的字元串

* @param key 以BASE 形式存在的密鑰

* @return 加密後的base 字元串

* @throws IOException

*/

public static String encryptString(String value String key) throws IOException {

return encryptString(value base ToBytes(key))

}

/**

* 根據給定的密鑰加密字元串

* @param value 待加密的字元串

* @param key 位元組數組形式的密鑰

* @return 加密後的base 字元串

*/

public static String encryptString(String value byte[] key) {

try {

byte[] data=value getBytes(VALUE_ENCODING)

data=CryptUtils encryptData(data key)

return bytesToBase (data)

} catch (Exception e) {

// TODO Auto generated catch block

e printStackTrace()

return null;

}

}

/**

* 解密字元串

* @param value base 形式存在的密文

* @return 明文

*/

public static String decryptString(String value) {

return decryptString(value DEFAULT_KEY)

}

/**

* 解密字元串

* @param value base 形式存在的密文

* @param key base 形式存在的密鑰

* @return 明文

* @throws IOException

*/

public static String decryptString(String value String key) throws IOException {

String s=decryptString(value base ToBytes(key))

return s;

}

/**

* 解密字元串

* @param value base 形式存在的密文

* @param key 位元組數據形式存在的密鑰

* @return 明文

*/

public static String decryptString(String value byte[] key) {

try {

byte[] data=base ToBytes(value)

data=CryptUtils decryptData(data key)

return new String(data VALUE_ENCODING)

}catch(Exception e) {

e printStackTrace()

return null;

}

}

}

package gdie lab crypt;

import java io IOException;

import javax crypto Cipher;

import javax crypto KeyGenerator;

import javax crypto SecretKey;

import apache xerces internal impl dv util Base ;

public class CryptUtils {

private static String Algorithm = DES ;

private static byte[] DEFAULT_KEY=new byte[] { };

private static String VALUE_ENCODING= UTF ;

/**

* 生成密鑰

*

* @return byte[] 返回生成的密鑰

* @throws exception

* 扔出異常

*/

public static byte[] getSecretKey() throws Exception {

KeyGenerator keygen = KeyGenerator getInstance(Algorithm)

SecretKey deskey = keygen generateKey()

// if (debug ) System out println ( 生成密鑰 +byte hex (deskey getEncoded

// ()))

return deskey getEncoded()

}

/**

* 將指定的數據根據提供的密鑰進行加密

*

* @param input

* 需要加密的數據

* @param key

* 密鑰

* @return byte[] 加密後的數據

* @throws Exception

*/

public static byte[] encryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {

SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)

// if (debug )

// {

// System out println ( 加密前的二進串 +byte hex (input ))

// System out println ( 加密前的字元串 +new String (input ))

//

// }

Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)

c init(Cipher ENCRYPT_MODE deskey)

byte[] cipherByte = c doFinal(input)

// if (debug ) System out println ( 加密後的二進串 +byte hex (cipherByte ))

return cipherByte;

}

public static byte[] encryptData(byte[] input) throws Exception {

return encryptData(input DEFAULT_KEY)

}

/**

* 將給定的已加密的數據通過指定的密鑰進行解密

*

* @param input

* 待解密的數據

* @param key

* 密鑰

* @return byte[] 解密後的數據

* @throws Exception

*/

public static byte[] decryptData(byte[] input byte[] key) throws Exception {

SecretKey deskey = new javax crypto spec SecretKeySpec(key Algorithm)

// if (debug ) System out println ( 解密前的信息 +byte hex (input ))

Cipher c = Cipher getInstance(Algorithm)

c init(Cipher DECRYPT_MODE deskey)

byte[] clearByte = c doFinal(input)

// if (debug )

// {

// System out println ( 解密後的二進串 +byte hex (clearByte ))

// System out println ( 解密後的字元串 +(new String (clearByte )))

//

// }

return clearByte;

}

public static byte[] decryptData(byte[] input) throws Exception {

return decryptData(input DEFAULT_KEY)

}

/**

* 位元組碼轉換成 進制字元串

*

* @param byte[] b 輸入要轉換的位元組碼

* @return String 返回轉換後的 進制字元串

*/

public static String byte hex(byte[] bytes) {

StringBuilder hs = new StringBuilder()

for(byte b : bytes)

hs append(String format( % $ X b))

return hs toString()

}

public static byte[] hex byte(String content) {

int l=content length()》 ;

byte[] result=new byte[l];

for(int i= ;i<l;i++) {

int j=i《 ;

String s=content substring(j j+ )

result[i]=Integer valueOf(s ) byteValue()

}

return result;

}

/**

* 將位元組數組轉換為base 編碼字元串

* @param buffer

* @return

*/

public static String bytesToBase (byte[] buffer) {

//BASE Encoder en=new BASE Encoder()

return Base encode(buffer)

// return encoder encode(buffer)

}

/**

* 將base 編碼的字元串解碼為位元組數組

* @param value

* @return

* @throws IOException

*/

public static byte[] base ToBytes(String value) throws IOException {

//return Base decodeToByteArray(value)

// System out println(decoder decodeBuffer(value))

// return decoder decodeBuffer(value)

return Base decode(value)

}

/**

* 加密給定的字元串

* @param value

* @return 加密後的base 字元串

*/

public static String encryptString(String value) {

return encryptString(value DEFAULT_KEY)

}

/**

* 根據給定的密鑰加密字元串

* @param value 待加密的字元串

* @param key 以BASE 形式存在的密鑰

* @return 加密後的base 字元串

* @throws IOException

*/

public static String encryptString(String value String key) throws IOException {

return encryptString(value base ToBytes(key))

}

/**

* 根據給定的密鑰加密字元串

* @param value 待加密的字元串

* @param key 位元組數組形式的密鑰

* @return 加密後的base 字元串

*/

public static String encryptString(String value byte[] key) {

try {

byte[] data=value getBytes(VALUE_ENCODING)

data=CryptUtils encryptData(data key)

return bytesToBase (data)

} catch (Exception e) {

// TODO Auto generated catch block

e printStackTrace()

return null;

}

}

/**

* 解密字元串

* @param value base 形式存在的密文

* @return 明文

*/

public static String decryptString(String value) {

return decryptString(value DEFAULT_KEY)

}

/**

* 解密字元串

* @param value base 形式存在的密文

* @param key base 形式存在的密鑰

* @return 明文

* @throws IOException

*/

public static String decryptString(String value String key) throws IOException {

String s=decryptString(value base ToBytes(key))

return s;

}

/**

* 解密字元串

* @param value base 形式存在的密文

* @param key 位元組數據形式存在的密鑰

* @return 明文

*/

public static String decryptString(String value byte[] key) {

try {

byte[] data=base ToBytes(value)

data=CryptUtils decryptData(data key)

return new String(data VALUE_ENCODING)

}catch(Exception e) {

e printStackTrace()

return null;

}

}

}

CryptHelper java

[java]

package gdie lab crypt;

import javax crypto Cipher;

import javax crypto SecretKey;

import javax crypto SecretKeyFactory;

import javax crypto spec DESKeySpec;

import javax crypto spec IvParameterSpec;

import springframework util DigestUtils;

public class CryptHelper{

private static String CRYPT_KEY = zhongqian ;

//加密

private static Cipher ecip;

//解密

private static Cipher dcip;

static {

try {

String KEY = DigestUtils md DigestAsHex(CRYPT_KEY getBytes()) toUpperCase()

KEY = KEY substring( )

byte[] bytes = KEY getBytes()

DESKeySpec ks = new DESKeySpec(bytes)

SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory getInstance( DES )

SecretKey sk = skf generateSecret(ks)

IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(bytes)

ecip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )

ecip init(Cipher ENCRYPT_MODE sk iv )

dcip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )

dcip init(Cipher DECRYPT_MODE sk iv )

}catch(Exception ex) {

ex printStackTrace()

}

}

public static String encrypt(String content) throws Exception {

byte[] bytes = ecip doFinal(content getBytes( ascii ))

return CryptUtils byte hex(bytes)

}

public static String decrypt(String content) throws Exception {

byte[] bytes = CryptUtils hex byte(content)

bytes = dcip doFinal(bytes)

return new String(bytes ascii )

}

//test

public static void main(String[] args) throws Exception {

String password = gly ;

String en = encrypt(password)

System out println(en)

System out println(decrypt(en))

}

}

package gdie lab crypt;

import javax crypto Cipher;

import javax crypto SecretKey;

import javax crypto SecretKeyFactory;

import javax crypto spec DESKeySpec;

import javax crypto spec IvParameterSpec;

import springframework util DigestUtils;

public class CryptHelper{

private static String CRYPT_KEY = zhongqian ;

//加密

private static Cipher ecip;

//解密

private static Cipher dcip;

static {

try {

String KEY = DigestUtils md DigestAsHex(CRYPT_KEY getBytes()) toUpperCase()

KEY = KEY substring( )

byte[] bytes = KEY getBytes()

DESKeySpec ks = new DESKeySpec(bytes)

SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory getInstance( DES )

SecretKey sk = skf generateSecret(ks)

IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(bytes)

ecip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )

ecip init(Cipher ENCRYPT_MODE sk iv )

dcip = Cipher getInstance( DES/CBC/PKCS Padding )

dcip init(Cipher DECRYPT_MODE sk iv )

}catch(Exception ex) {

ex printStackTrace()

}

}

public static String encrypt(String content) throws Exception {

byte[] bytes = ecip doFinal(content getBytes( ascii ))

return CryptUtils byte hex(bytes)

}

public static String decrypt(String content) throws Exception {

byte[] bytes = CryptUtils hex byte(content)

bytes = dcip doFinal(bytes)

return new String(bytes ascii )

}

//test

public static void main(String[] args) throws Exception {

String password = gly ;

String en = encrypt(password)

System out println(en)

System out println(decrypt(en))

}

lishixin/Article/program/Java/hx/201311/26449

C. java 開發中。為什麼要有對密碼帳戶進行加密呢。

簡單說
首先
防止內鬼,如果內部人員拿走了資料庫的數據但是他看不懂,那麼這個數據到哪也沒用了。
再者,這樣的數據即使被偷了他們也看不懂,這樣才更安全一些,像密碼這樣的一般採用不可逆的演算法加密,比如MD5
只能把你輸入的密碼跟資料庫加密以後的密碼進行比較而不能解密,這樣,給你一個完整的用戶密碼的資料庫,你也沒法解的。

D. 如何使用java對密碼加密 加密方式aes

Java有相關的實現類:具體原理如下
對於任意長度的明文,AES首先對其進行分組,每組的長度為128位。分組之後將分別對每個128位的明文分組進行加密。
對於每個128位長度的明文分組的加密過程如下:
(1)將128位AES明文分組放入狀態矩陣中。
(2)AddRoundKey變換:對狀態矩陣進行AddRoundKey變換,與膨脹後的密鑰進行異或操作(密鑰膨脹將在實驗原理七中詳細討論)。
(3)10輪循環:AES對狀態矩陣進行了10輪類似的子加密過程。前9輪子加密過程中,每一輪子加密過程包括4種不同的變換,而最後一輪只有3種變換,前9輪的子加密步驟如下:
● SubBytes變換:SubBytes變換是一個對狀態矩陣非線性的變換;
● ShiftRows變換:ShiftRows變換對狀態矩陣的行進行循環移位;
● MixColumns變換:MixColumns變換對狀態矩陣的列進行變換;
● AddRoundKey變換:AddRoundKey變換對狀態矩陣和膨脹後的密鑰進行異或操作。
最後一輪的子加密步驟如下:
● SubBytes變換:SubBytes變換是一個對狀態矩陣非線性的變換;
● ShiftRows變換:ShiftRows變換對狀態矩陣的行進行循環移位;
● AddRoundKey變換:AddRoundKey變換對狀態矩陣和膨脹後的密鑰進行異或操作;
(4)經過10輪循環的狀態矩陣中的內容就是加密後的密文。
AES的加密演算法的偽代碼如下。

在AES演算法中,AddRoundKey變換需要使用膨脹後的密鑰,原始的128位密鑰經過膨脹會產生44個字(每個字為32位)的膨脹後的密鑰,這44個字的膨脹後的密鑰供11次AddRoundKey變換使用,一次AddRoundKey使用4個字(128位)的膨脹後的密鑰。
三.AES的分組過程
對於任意長度的明文,AES首先對其進行分組,分組的方法與DES相同,即對長度不足的明文分組後面補充0即可,只是每一組的長度為128位。
AES的密鑰長度有128比特,192比特和256比特三種標准,其他長度的密鑰並沒有列入到AES聯邦標准中,在下面的介紹中,我們將以128位密鑰為例。
四.狀態矩陣
狀態矩陣是一個4行、4列的位元組矩陣,所謂位元組矩陣就是指矩陣中的每個元素都是一個1位元組長度的數據。我們將狀態矩陣記為State,State中的元素記為Sij,表示狀態矩陣中第i行第j列的元素。128比特的明文分組按位元組分成16塊,第一塊記為「塊0」,第二塊記為「塊1」,依此類推,最後一塊記為「塊15」,然後將這16塊明文數據放入到狀態矩陣中,將這16塊明文數據放入到狀態矩陣中的方法如圖2-2-1所示。

塊0

塊4

塊8

塊12

塊1

塊5

塊9

塊13

塊2

塊6

塊10

塊14

塊3

塊7

塊11

塊15

圖2-2-1 將明文塊放入狀態矩陣中
五.AddRoundKey變換
狀態矩陣生成以後,首先要進行AddRoundKey變換,AddRoundKey變換將狀態矩陣與膨脹後的密鑰進行按位異或運算,如下所示。

其中,c表示列數,數組W為膨脹後的密鑰,round為加密輪數,Nb為狀態矩陣的列數。
它的過程如圖2-2-2所示。

圖2-2-2 AES演算法AddRoundKey變換
六.10輪循環
經過AddRoundKey的狀態矩陣要繼續進行10輪類似的子加密過程。前9輪子加密過程中,每一輪要經過4種不同的變換,即SubBytes變換、ShiftRows變換、MixColumns變換和AddRoundKey變換,而最後一輪只有3種變換,即SubBytes變換、ShiftRows變換和AddRoundKey變換。AddRoundKey變換已經討論過,下面分別討論餘下的三種變換。
1.SubBytes變換
SubBytes是一個獨立作用於狀態位元組的非線性變換,它由以下兩個步驟組成:
(1)在GF(28)域,求乘法的逆運算,即對於α∈GF(28)求β∈GF(28),使αβ =βα = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)。
(2)在GF(28)域做變換,變換使用矩陣乘法,如下所示:

由於所有的運算都在GF(28)域上進行,所以最後的結果都在GF(28)上。若g∈GF(28)是GF(28)的本原元素,則對於α∈GF(28),α≠0,則存在
β ∈ GF(28),使得:
β = gαmod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
由於g255 = 1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
所以g255-α = β-1mod(x8 + x4 + x3 + x + 1)
根據SubBytes變換演算法,可以得出SubBytes的置換表,如表2-2-1所示,這個表也叫做AES的S盒。該表的使用方法如下:狀態矩陣中每個元素都要經過該表替換,每個元素為8比特,前4比特決定了行號,後4比特決定了列號,例如求SubBytes(0C)查表的0行C列得FE。
表2-2-1 AES的SubBytes置換表

它的變換過程如圖2-2-3所示。

圖2-2-3 SubBytes變換
AES加密過程需要用到一些數學基礎,其中包括GF(2)域上的多項式、GF(28)域上的多項式的計算和矩陣乘法運算等,有興趣的同學請參考相關的數學書籍。
2.ShiftRows變換
ShiftRows變換比較簡單,狀態矩陣的第1行不發生改變,第2行循環左移1位元組,第3行循環左移2位元組,第4行循環左移3位元組。ShiftRows變換的過程如圖2-2-4所示。

圖2-2-4 AES的ShiftRows變換
3.MixColumns變換
在MixColumns變換中,狀態矩陣的列看作是域GF(28)的多項式,模(x4+1)乘以c(x)的結果:
c(x)=(03)x3+(01)x2+(01)x+(02)
這里(03)為十六進製表示,依此類推。c(x)與x4+1互質,故存在逆:
d(x)=(0B)x3+(0D)x2+(0G)x+(0E)使c(x)•d(x) = (D1)mod(x4+1)。
設有:

它的過程如圖2-2-5所示。

圖2-2-5 AES演算法MixColumns變換
七.密鑰膨脹
在AES演算法中,AddRoundKey變換需要使用膨脹後的密鑰,膨脹後的密鑰記為子密鑰,原始的128位密鑰經過膨脹會產生44個字(每個字為32位)的子密鑰,這44個字的子密鑰供11次AddRoundKey變換使用,一次AddRoundKey使用4個字(128位)的膨脹後的密鑰。
密鑰膨脹演算法是以字為基礎的(一個字由4個位元組組成,即32比特)。128比特的原始密鑰經過膨脹後將產生44個字的子密鑰,我們將這44個密鑰保存在一個字數組中,記為W[44]。128比特的原始密鑰分成16份,存放在一個位元組的數組:Key[0],Key[1]……Key[15]中。
在密鑰膨脹演算法中,Rcon是一個10個字的數組,在數組中保存著演算法定義的常數,分別為:
Rcon[0] = 0x01000000
Rcon[1] = 0x02000000
Rcon[2] = 0x04000000
Rcon[3] = 0x08000000
Rcon[4] = 0x10000000
Rcon[5] = 0x20000000
Rcon[6] = 0x40000000
Rcon[7] = 0x80000000
Rcon[8] = 0x1b000000
Rcon[9] = 0x36000000
另外,在密鑰膨脹中包括其他兩個操作RotWord和SubWord,下面對這兩個操作做說明:
RotWord( B0,B1,B2,B3 )對4個位元組B0,B1,B2,B3進行循環移位,即
RotWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B1,B2,B3,B0 )
SubWord( B0,B1,B2,B3 )對4個位元組B0,B1,B2,B3使用AES的S盒,即
SubWord( B0,B1,B2,B3 ) = ( B』0,B』1,B』2,B』3 )
其中,B』i = SubBytes(Bi),i = 0,1,2,3。
密鑰膨脹的演算法如下:

八.解密過程
AES的加密和解密過程並不相同,首先密文按128位分組,分組方法和加密時的分組方法相同,然後進行輪變換。
AES的解密過程可以看成是加密過程的逆過程,它也由10輪循環組成,每一輪循環包括四個變換分別為InvShiftRows變換、InvSubBytes變換、InvMixColumns變換和AddRoundKey變換;
這個過程可以描述為如下代碼片段所示:

九.InvShiftRows變換
InvShiftRows變換是ShiftRows變換的逆過程,十分簡單,指定InvShiftRows的變換如下。
Sr,(c+shift(r,Nb))modNb= Sr,c for 0 < r< 4 and 0 ≤ c < Nb
圖2-2-6演示了這個過程。

圖2-2-6 AES演算法InvShiftRows變換
十.InvSubBytes變換
InvSubBytes變換是SubBytes變換的逆變換,利用AES的S盒的逆作位元組置換,表2-2-2為InvSubBytes變換的置換表。
表2-2-2 InvSubBytes置換表

十一.InvMixColumns變換
InvMixColumns變換與MixColumns變換類似,每列乘以d(x)
d(x) = (OB)x3 + (0D)x2 + (0G)x + (0E)
下列等式成立:
( (03)x3 + (01)x2 + (01)x + (02) )⊙d(x) = (01)
上面的內容可以描述為以下的矩陣乘法:

十二.AddRoundKey變換
AES解密過程的AddRoundKey變換與加密過程中的AddRoundKey變換一樣,都是按位與子密鑰做異或操作。解密過程的密鑰膨脹演算法也與加密的密鑰膨脹演算法相同。最後狀態矩陣中的數據就是明文。

E. 求MD5演算法,及其登錄時如何用它加密的java程序

MD5的全稱是Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要演算法),在90年代初由MIT Laboratory for Computer Science和RSA Data Security Inc的Ronald L. Rivest開發出來,經MD2、MD3和MD4發展而來。它的作用是讓大容量信息在用數字簽名軟體簽署私人密匙前被"壓縮"成一種保密的格式(就是把一個任意長度的位元組串變換成一定長的大整數)。不管是MD2、MD4還是MD5,它們都需要獲得一個隨機長度的信息並產生一個128位的信息摘要。雖然這些演算法的結構或多或少有些相似,但MD2的設計與MD4和MD5完全不同,那是因為MD2是為8位機器做過設計優化的,而MD4和MD5卻是面向32位的電腦。這三個演算法的描述和C語言源代碼在Internet RFCs 1321中有詳細的描述(http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt),這是一份最權威的文檔,由Ronald L. Rivest在1992年8月向IEFT提交。

Rivest在1989年開發出MD2演算法。在這個演算法中,首先對信息進行數據補位,使信息的位元組長度是16的倍數。然後,以一個16位的檢驗和追加到信息末尾。並且根據這個新產生的信息計算出散列值。後來,Rogier和Chauvaud發現如果忽略了檢驗和將產生MD2沖突。MD2演算法的加密後結果是唯一的--既沒有重復。

為了加強演算法的安全性,Rivest在1990年又開發出MD4演算法。MD4演算法同樣需要填補信息以確保信息的位元組長度加上448後能被512整除(信息位元組長度mod 512 = 448)。然後,一個以64位二進製表示的信息的最初長度被添加進來。信息被處理成512位Damg?rd/Merkle迭代結構的區塊,而且每個區塊要通過三個不同步驟的處理。Den Boer和Bosselaers以及其他人很快的發現了攻擊MD4版本中第一步和第三步的漏洞。Dobbertin向大家演示了如何利用一部普通的個人電腦在幾分鍾內找到MD4完整版本中的沖突(這個沖突實際上是一種漏洞,它將導致對不同的內容進行加密卻可能得到相同的加密後結果)。毫無疑問,MD4就此被淘汰掉了。

盡管MD4演算法在安全上有個這么大的漏洞,但它對在其後才被開發出來的好幾種信息安全加密演算法的出現卻有著不可忽視的引導作用。除了MD5以外,其中比較有名的還有SHA-1、RIPE-MD以及HAVAL等。

一年以後,即1991年,Rivest開發出技術上更為趨近成熟的MD5演算法。它在MD4的基礎上增加了"安全-帶子"(Safety-Belts)的概念。雖然MD5比MD4稍微慢一些,但卻更為安全。這個演算法很明顯的由四個和MD4設計有少許不同的步驟組成。在MD5演算法中,信息-摘要的大小和填充的必要條件與MD4完全相同。Den Boer和Bosselaers曾發現MD5演算法中的假沖突(Pseudo-Collisions),但除此之外就沒有其他被發現的加密後結果了。

Van Oorschot和Wiener曾經考慮過一個在散列中暴力搜尋沖突的函數(Brute-Force Hash Function),而且他們猜測一個被設計專門用來搜索MD5沖突的機器(這台機器在1994年的製造成本大約是一百萬美元)可以平均每24天就找到一個沖突。但單從1991年到2001年這10年間,竟沒有出現替代MD5演算法的MD6或被叫做其他什麼名字的新演算法這一點,我們就可以看出這個瑕疵並沒有太多的影響MD5的安全性。上面所有這些都不足以成為MD5的在實際應用中的問題。並且,由於MD5演算法的使用不需要支付任何版權費用的,所以在一般的情況下(非絕密應用領域。但即便是應用在絕密領域內,MD5也不失為一種非常優秀的中間技術),MD5怎麼都應該算得上是非常安全的了。

演算法的應用

MD5的典型應用是對一段信息(Message)產生信息摘要(Message-Digest),以防止被篡改。比如,在UNIX下有很多軟體在下載的時候都有一個文件名相同,文件擴展名為.md5的文件,在這個文件中通常只有一行文本,大致結構如:

MD5 (tanajiya.tar.gz) =

這就是tanajiya.tar.gz文件的數字簽名。MD5將整個文件當作一個大文本信息,通過其不可逆的字元串變換演算法,產生了這個唯一的MD5信息摘要。如果在以後傳播這個文件的過程中,無論文件的內容發生了任何形式的改變(包括人為修改或者下載過程中線路不穩定引起的傳輸錯誤等),只要你對這個文件重新計算MD5時就會發現信息摘要不相同,由此可以確定你得到的只是一個不正確的文件。如果再有一個第三方的認證機構,用MD5還可以防止文件作者的"抵賴",這就是所謂的數字簽名應用。

MD5還廣泛用於加密和解密技術上。比如在UNIX系統中用戶的密碼就是以MD5(或其它類似的演算法)經加密後存儲在文件系統中。當用戶登錄的時候,系統把用戶輸入的密碼計算成MD5值,然後再去和保存在文件系統中的MD5值進行比較,進而確定輸入的密碼是否正確。通過這樣的步驟,系統在並不知道用戶密碼的明碼的情況下就可以確定用戶登錄系統的合法性。這不但可以避免用戶的密碼被具有系統管理員許可權的用戶知道,而且還在一定程度上增加了密碼被破解的難度。

正是因為這個原因,現在被黑客使用最多的一種破譯密碼的方法就是一種被稱為"跑字典"的方法。有兩種方法得到字典,一種是日常搜集的用做密碼的字元串表,另一種是用排列組合方法生成的,先用MD5程序計算出這些字典項的MD5值,然後再用目標的MD5值在這個字典中檢索。我們假設密碼的最大長度為8位位元組(8 Bytes),同時密碼只能是字母和數字,共26+26+10=62個字元,排列組合出的字典的項數則是P(62,1)+P(62,2)….+P(62,8),那也已經是一個很天文的數字了,存儲這個字典就需要TB級的磁碟陣列,而且這種方法還有一個前提,就是能獲得目標賬戶的密碼MD5值的情況下才可以。這種加密技術被廣泛的應用於UNIX系統中,這也是為什麼UNIX系統比一般操作系統更為堅固一個重要原因。

演算法描述

對MD5演算法簡要的敘述可以為:MD5以512位分組來處理輸入的信息,且每一分組又被劃分為16個32位子分組,經過了一系列的處理後,演算法的輸出由四個32位分組組成,將這四個32位分組級聯後將生成一個128位散列值。

在MD5演算法中,首先需要對信息進行填充,使其位元組長度對512求余的結果等於448。因此,信息的位元組長度(Bits Length)將被擴展至N*512+448,即N*64+56個位元組(Bytes),N為一個正整數。填充的方法如下,在信息的後面填充一個1和無數個0,直到滿足上面的條件時才停止用0對信息的填充。然後,在在這個結果後面附加一個以64位二進製表示的填充前信息長度。經過這兩步的處理,現在的信息位元組長度=N*512+448+64=(N+1)*512,即長度恰好是512的整數倍。這樣做的原因是為滿足後面處理中對信息長度的要求。

MD5中有四個32位被稱作鏈接變數(Chaining Variable)的整數參數,他們分別為:A=0x01234567,B=0x89abcdef,C=0xfedcba98,D=0x76543210。

當設置好這四個鏈接變數後,就開始進入演算法的四輪循環運算。循環的次數是信息中512位信息分組的數目。

將上面四個鏈接變數復制到另外四個變數中:A到a,B到b,C到c,D到d。

主循環有四輪(MD4隻有三輪),每輪循環都很相似。第一輪進行16次操作。每次操作對a、b、c和d中的其中三個作一次非線性函數運算,然後將所得結果加上第四個變數,文本的一個子分組和一個常數。再將所得結果向右環移一個不定的數,並加上a、b、c或d中之一。最後用該結果取代a、b、c或d中之一。
以一下是每次操作中用到的四個非線性函數(每輪一個)。

F(X,Y,Z) =(X&Y)|((~X)&Z)
G(X,Y,Z) =(X&Z)|(Y&(~Z))
H(X,Y,Z) =X^Y^Z
I(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z))
(&是與,|是或,~是非,^是異或)

這四個函數的說明:如果X、Y和Z的對應位是獨立和均勻的,那麼結果的每一位也應是獨立和均勻的。
F是一個逐位運算的函數。即,如果X,那麼Y,否則Z。函數H是逐位奇偶操作符。

假設Mj表示消息的第j個子分組(從0到15),<<
FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(F(b,c,d)+Mj+ti)<< GG(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(G(b,c,d)+Mj+ti)<< HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(H(b,c,d)+Mj+ti)<< II(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(I(b,c,d)+Mj+ti)<<
這四輪(64步)是:

第一輪

FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478)
FF(d,a,b,c,M1,12,0xe8c7b756)
FF(c,d,a,b,M2,17,0x242070db)
FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee)
FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf)
FF(d,a,b,c,M5,12,0x4787c62a)
FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613)
FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501)
FF(a,b,c,d,M8,7,0x698098d8)
FF(d,a,b,c,M9,12,0x8b44f7af)
FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1)
FF(b,c,d,a,M11,22,0x895cd7be)
FF(a,b,c,d,M12,7,0x6b901122)
FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193)
FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e)
FF(b,c,d,a,M15,22,0x49b40821)

第二輪

GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562)
GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340)
GG(c,d,a,b,M11,14,0x265e5a51)
GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa)
GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d)
GG(d,a,b,c,M10,9,0x02441453)
GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681)
GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8)
GG(a,b,c,d,M9,5,0x21e1cde6)
GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6)
GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87)
GG(b,c,d,a,M8,20,0x455a14ed)
GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905)
GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8)
GG(c,d,a,b,M7,14,0x676f02d9)
GG(b,c,d,a,M12,20,0x8d2a4c8a)

第三輪

HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942)
HH(d,a,b,c,M8,11,0x8771f681)
HH(c,d,a,b,M11,16,0x6d9d6122)
HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c)
HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44)
HH(d,a,b,c,M4,11,0x4bdecfa9)
HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60)
HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70)
HH(a,b,c,d,M13,4,0x289b7ec6)
HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa)
HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085)
HH(b,c,d,a,M6,23,0x04881d05)
HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039)
HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5)
HH(c,d,a,b,M15,16,0x1fa27cf8)
HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665)

第四輪

II(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244)
II(d,a,b,c,M7,10,0x432aff97)
II(c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7)
II(b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039)
II(a,b,c,d,M12,6,0x655b59c3)
II(d,a,b,c,M3,10,0x8f0ccc92)
II(c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d)
II(b,c,d,a,M1,21,0x85845dd1)
II(a,b,c,d,M8,6,0x6fa87e4f)
II(d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0)
II(c,d,a,b,M6,15,0xa3014314)
II(b,c,d,a,M13,21,0x4e0811a1)
II(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82)
II(d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235)
II(c,d,a,b,M2,15,0x2ad7d2bb)
II(b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391)

常數ti可以如下選擇:

在第i步中,ti是4294967296*abs(sin(i))的整數部分,i的單位是弧度。(4294967296等於2的32次方)
所有這些完成之後,將A、B、C、D分別加上a、b、c、d。然後用下一分組數據繼續運行演算法,最後的輸出是A、B、C和D的級聯。

當你按照我上面所說的方法實現MD5演算法以後,你可以用以下幾個信息對你做出來的程序作一個簡單的測試,看看程序有沒有錯誤。

MD5 ("") =
MD5 ("a") =
MD5 ("abc") =
MD5 ("message digest") =
MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") =
MD5 ("") =

MD5 ("
01234567890") =

如果你用上面的信息分別對你做的MD5演算法實例做測試,最後得出的結論和標准答案完全一樣,那我就要在這里象你道一聲祝賀了。要知道,我的程序在第一次編譯成功的時候是沒有得出和上面相同的結果的。

MD5的安全性

MD5相對MD4所作的改進:

1. 增加了第四輪;

2. 每一步均有唯一的加法常數;

3. 為減弱第二輪中函數G的對稱性從(X&Y)|(X&Z)|(Y&Z)變為(X&Z)|(Y&(~Z));

4. 第一步加上了上一步的結果,這將引起更快的雪崩效應;

5. 改變了第二輪和第三輪中訪問消息子分組的次序,使其更不相似;

6. 近似優化了每一輪中的循環左移位移量以實現更快的雪崩效應。各輪的位移量互不相同。

MD5源程序

在rfc1321種已經有了用C語言實現MD5演算法的源程序,如果你需要在Java或者像PHP、C#這樣的類C語言上實現的話,只要對那段C代碼作一些簡單的改動,應該能夠很容易的實現。

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