6.3.3　实现

在Java 6中，MessageDigest类支持MD算法的同时也支持SHA算法，几乎涵盖了我们目前所知的全部SHA系列算法，主要包含SHA-1、SHA-256、SHA-384和SHA-512四种算法。通过第三方加密组件包Bouncy Castle（详见本书附录），可支持SHA-224算法。

SHA系列算法支持如表6-2所示。

figure_0182_0043

1.Sun

在Java 6中，“SHA”是“SHA-1”的简称，两种算法名称等同。如果要使用SHA-1算法对数据做消息摘要，可参考如下代码：

//初始化MessageDigest，并指定SHA算法

MessageDigest md=MessageDigest.getInstance（"SHA"）；

//摘要处理

byte[]b=md.digest（data）；

在上述代码中，data[]为待做消息摘要处理的数据，b[]是经过消息摘要处理后的摘要信息。

Java 6支持SHA-1、SHA-256、SHA-384和SHA-512四种算法，实现方式如代码清单6-7所示。

代码清单6-7　SHA算法实现1

import java.security.MessageDigest；

/**

*SHA消息摘要组件

*@author梁栋

*@version 1.0

*@since 1.0

*/

public abstract class SHACoder{

/**

*SHA-1消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA（byte[]data）throws Exception{

//初始化MessageDigest

MessageDigest md=MessageDigest.getInstance（"SHA"）；

//执行消息摘要

return md.digest（data）；

}

/**

*SHA-256消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA256（byte[]data）throws Exception{

//初始化MessageDigest

MessageDigest md=MessageDigest.getInstance（"SHA-256"）；

//执行消息摘要

return md.digest（data）；

}

/**

*SHA-384消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA384（byte[]data）throws Exception{

//初始化MessageDigest

MessageDigest md=MessageDigest.getInstance（"SHA-384"）；

//执行消息摘要

return md.digest（data）；

}

/**

*SHA-512消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA512（byte[]data）throws Exception{

//初始化MessageDigest

MessageDigest md=MessageDigest.getInstance（"SHA-512"）；

//执行消息摘要

return md.digest（data）；

}

}

对上述代码做测试用例，如代码清单6-8所示。

代码清单6-8　SHA算法实现1测试用例

import static org.junit.Assert.*；

import org.junit.Test；

/**

*SHA校验

*@author梁栋

*@version 1.0

*@since 1.0

*/

public class SHACoderTest{

/**

*测试SHA-1

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA（）throws Exception{

String str="SHA1消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA（str.getBytes（））；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA（str.getBytes（））；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-256

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA256（）throws Exception{

String str="SHA256消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA256（str.getBytes（））；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA256（str.getBytes（））；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-384

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA384（）throws Exception{

String str="SHA384消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA384（str.getBytes（））；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA384（str.getBytes（））；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-512

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA512（）throws Exception{

String str="SHA512消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA512（str.getBytes（））；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA512（str.getBytes（））；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

}

作者和读者朋友一定都会这样想：如果能增加十六进制转换的方法，那就更加方便了！

2.Bouncy Castle

Bouncy Castle不仅支持MD4算法，同时也支持SHA-224算法。

比较简单的实现方式如下所示：

import java.security.Security；

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider；

//加入BouncyCastleProvider支持

Security.addProvider（new BouncyCastleProvider（））；

//初始化MessageDigest

MessageDigest md=MessageDigest.getInstance（"SHA-224"）；

有关第三方加密组件包Bouncy Castle，读者可参考第3章和第4章相关内容。

对于SHA算法，我们仅仅需要补充SHA-244算法实现，如代码清单6-9所示。

代码清单6-9　SHA224算法实现

import java.security.MessageDigest；

import java.security.Security；

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider；

import org.bouncycastle.util.encoders.Hex；

/**

*SHA-224消息摘要组件

*@author梁栋

*@version 1.0

*@since 1.0

*/

public abstract class SHA224Coder{

/**

*SHA-224消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA224（byte[]data）throws Exception{

//加入BouncyCastleProvider支持

Security.addProvider（new BouncyCastleProvider（））；

//初始化MessageDigest

MessageDigest md=MessageDigest.getInstance（"SHA-224"）；

//执行消息摘要

return md.digest（data）；

}

/**

*SHA-224消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return String十六进制消息摘要

*@throws Exception

*/

public static String encodeSHA224Hex（byte[]data）throws Exception{

//执行消息摘要

byte[]b=encodeSHA224（data）；

//做十六进制编码处理

return new String（Hex.encode（b））；

}

}

对于上述实现做测试用例也相当简单，如代码清单6-10所示。

代码清单6-10　SHA224算法实现测试用例

import static org.junit.Assert.*；

import org.junit.Test；

/**

*SHA-224校验

*@author梁栋

*@version 1.0

*@since 1.0

*/

public class SHA224CoderTest{

/**

*测试SHA-224

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA224（）throws Exception{

String str="SHA224消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA224（str.getBytes（））；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA224（str.getBytes（））；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-224

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA224Hex（）throws Exception{

String str="SHA224消息摘要"；

//获得摘要信息

String data1=SHA224Coder.encodeSHA224Hex（str.getBytes（））；

String data2=SHA224Coder.encodeSHA224Hex（str.getBytes（））；

//校验

assertEquals（data1，data2）；

}

}

对于其他SHA算法，我们完全可以对其加工，加入十六进制编码转换实现。我们来关注控制台输出的信息，如下所示：

原文：SHA224Hex消息摘要

SHA224Hex-1：fd0c016cc823d094aafc4d64665837df8ffa1d1712f58e5c44fd20d2

SHA224Hex-2：fd0c016cc823d094aafc4d64665837df8ffa1d1712f58e5c44fd20d2

在上述内容中，我们得到了28位的摘要信息，换算成二进制正好是224位。

3.Commons Codec

DigestUtils类除了MD5算法外，还支持多种SHA系列算法，涵盖了Java 6所支持的全部SHA算法。有关DigestUtils类相关SHA算法支持API，读者可阅读第4章内容。

Commons Codec与Sun所提供的SHA算法实现在本质上毫无差别，关键在于Commons Codec提供了更为方便的实现。我们对上述SHA算法实现做了调整，相关实现如代码清单6-11所示。

代码清单6-11　SHA算法实现2

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

/**

*SHA消息摘要组件

*@author梁栋

*@version 1.0

*@since 1.0

*/

public abstract class SHACoder{

/**

*SHA消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.sha（data）；

}

/**

*SHAHex消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return String消息摘要

*@throws Exception

*/

public static String encodeSHAHex（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.shaHex（data）；

}

/**

*SHA256消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA256（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.sha256（data）；

}

/**

*SHA256Hex消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return String消息摘要

*@throws Exception

*/

public static String encodeSHA256Hex（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.sha256Hex（data）；

}

/**

*SHA384消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA384（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.sha384（data）；

}

/**

*SHA384Hex消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return String消息摘要

*@throws Exception

*/

public static String encodeSHA384Hex（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.sha384Hex（data）；

}

/**

*SHA512Hex消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return byte[]消息摘要

*@throws Exception

*/

public static byte[]encodeSHA512（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.sha512（data）；

}

/**

*SHA512Hex消息摘要

*@param data待做摘要处理的数据

*@return String消息摘要

*@throws Exception

*/

public static String encodeSHA512Hex（String data）throws Exception{

//执行消息摘要

return DigestUtils.sha512Hex（data）；

}

}

对于上述实现做测试用例，如代码清单6-12所示。

代码清单6-12　SHA算法实现2测试用例

import static org.junit.Assert.*；

import org.junit.Test；

/**

*SHAHex校验

*@author梁栋

*@version 1.0

*@since 1.0

*/

public class SHACoderTest{

/**

*测试SHA-1

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA（）throws Exception{

String str="SHA1消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA（str）；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA（str）；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-1Hex

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHAHex（）throws Exception{

String str="SHA-1Hex消息摘要"；

//获得摘要信息

String data1=SHACoder.encodeSHAHex（str）；

String data2=SHACoder.encodeSHAHex（str）；

System.err.println（"原文：\t"+str）；

System.err.println（"SHA1Hex-1：\t"+data1）；

System.err.println（"SHA1Hex-2：\t"+data2）；

//校验

assertEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-256

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA256（）throws Exception{

String str="SHA256消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA256（str）；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA256（str）；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-256Hex

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA256Hex（）throws Exception{

String str="SHA256Hex消息摘要"；

//获得摘要信息

String data1=SHACoder.encodeSHA256Hex（str）；

String data2=SHACoder.encodeSHA256Hex（str）；

System.err.println（"原文：\t"+str）；

System.err.println（"SHA256Hex-1：\t"+data1）；

System.err.println（"SHA256Hex-2：\t"+data2）；

//校验

assertEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-384

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA384（）throws Exception{

String str="SHA384消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA384（str）；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA384（str）；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-384Hex

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA384Hex（）throws Exception{

String str="SHA384Hex消息摘要"；

//获得摘要信息

String data1=SHACoder.encodeSHA384Hex（str）；

String data2=SHACoder.encodeSHA384Hex（str）；

System.err.println（"原文：\t"+str）；

System.err.println（"SHA384Hex-1：\t"+data1）；

System.err.println（"SHA384Hex-2：\t"+data2）；

//校验

assertEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-512

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA512（）throws Exception{

String str="SHA512消息摘要"；

//获得摘要信息

byte[]data1=SHACoder.encodeSHA512（str）；

byte[]data2=SHACoder.encodeSHA512（str）；

//校验

assertArrayEquals（data1，data2）；

}

/**

*测试SHA-512Hex

*@throws Exception

*/

@Test

public final void testEncodeSHA512Hex（）throws Exception{

String str="SHA512Hex消息摘要"；

//获得摘要信息

String data1=SHACoder.encodeSHA512Hex（str）；

String data2=SHACoder.encodeSHA512Hex（str）；

System.err.println（"原文：\t"+str）；

System.err.println（"SHA512Hex-1：\t"+data1）；

System.err.println（"SHA512Hex-2：\t"+data2）；

//校验

assertEquals（data1，data2）；

}

}

在控制台中，我们可以清晰地观察到4种SHA算法的摘要信息长度有所不同。

❑SHA-1

原文：SHA-1Hex消息摘要

SHA1Hex-1：9a4135598d12e61f54d5d790887cf47721cbdd2c

SHA1Hex-2：9a4135598d12e61f54d5d790887cf47721cbdd2c

SHA-1算法的摘要信息是一个40位的十六进制字符串，换算成二进制正好是160位。

❑SHA-256

原文：SHA256Hex消息摘要

SHA256Hex-1：e001852cd945459a14ecd83ec3f9c73b94e02ec12ec8afbf764a98719acce777 SHA256Hex-2：

e001852cd945459a14ecd83ec3f9c73b94e02ec12ec8afbf764a98719acce777

SHA-256算法的摘要信息是一个64位的十六进制字符串，换算成二进制正好是256位。

❑SHA-384和SHA-512

原文：SHA384Hex消息摘要

SHA384Hex-1：

13d87b76ee7a14fcbb7d96c90ed430b8793cdd75afa10700a402ebdce463a29302ce36b19db4f30f e170399897f191ed

SHA384Hex-2：

13d87b76ee7a14fcbb7d96c90ed430b8793cdd75afa10700a402ebdce463a29302ce36b19db4f30f e170399897f191ed

原文：SHA512Hex消息摘要

SHA512Hex-1：

0ecc3742f5ca400c78f84d4bf37a7e34aff371f879d773cab40fe1cd4cb19b6cf2bc598e4bc5a384

808b9b15ef19ff59db4793f0f6b3815bdfd6152208e26756

SHA512Hex-2：

0ecc3742f5ca400c78f84d4bf37a7e34aff371f879d773cab40fe1cd4cb19b6cf2bc598e4bc5a384

808b9b15ef19ff59db4793f0f6b3815bdfd6152208e26756

很显然，SHA-384和SHA-512算法的摘要信息没有任何悬念，分别对应384位和512位的二进制数。

消息摘要长度与安全强度成正比。从这一点来说，SHA系列算法比MD系列算法更具优势。MD系列算法仅有128位，而SHA算法则可以从160位扩充到512位，更具安全性。

4.三种实现方式的差异

三种实现方式以Sun提供的实现为基础，在算法支持上和方法易用性上提供了更好的扩展与支持。

❑Sun

由于Sun提供了较为底层的SHA算法实现，如SHA-1、SHA-256、SHA-384和SHA-512四种算法，但缺少了对应的进制转换实现，多少有些遗憾。

❑Bouncy Castle

Bouncy Castle是对Sun的友善补充，提供了对SHA-224算法的支持，支持十六进制字符串形式的摘要信息，相当方便。

❑Commons Codec

Commons Codec对Sun提供的SHA算法做了包装，支持多种形式的参数，支持十六进制字符串形式的摘要信息，相当方便。

综上所述，若在应用中使用SHA系列算法，且不要求对SHA-224算法提供支持，Commons Codec是更为合适的选择。如果只是需要在Sun原有SHA系列算法支持的基础上加入十六进制编码转换，Bouncy Castle和Commons Codec都是不错的选择。