Java实现SHA-256加密算法的完全解析
目录
SHA-256是一种散列（哈希）算法，用于将任意长度的数据映射为固定长度的散列值，以保证数据完整性。SHA-256是SHA（Secure Hash Algorithm）系列中的一种，其输出结果为256位（32字节）散列值。
SHA-256算法常用于密码存储、数字签名等场景，因为它提供了高强度的安全性和不可逆性。
实现原理
SHA-256是一种散列算法，它的实现原理是对任意长度的数据进行多次变换和压缩，从而生成固定长度的散列值。具体来说，SHA-256算法执行如下步骤：
- 对输入数据进行分组：将任意长度的输入数据分为512位（64字节）的多个块，如果不足512位，则使用填充字符填充到512位。
- 初始化哈希值：使用一组固定的哈希值，作为算法的初始状态。
- 处理数据块：对每个数据块执行哈希运算，并用结果更新当前的哈希值。
- 生成散列值：最终的哈希值就是散列值，它代表了原始输入数据的散列值。
SHA-256算法的实现包括多次的哈希运算、循环、逻辑操作等，其中包含了复杂的数学算法和数据结构，但是整体原理是将任意长度的数据映射为固定长度的散列值，以保证数据完整性。
应用
比特币中使用了SHA-256作为散列交易数据的哈希算法。它通过对交易数据进行散列，生成一个固定长度的数字签名，以确保交易的完整性和真实性。SHA-256算法的安全性得到广泛认可，在密码学中广泛使用，但其处理效率相对较低。
Java实现代码
代码流程:
- 创建MessageDigest实例，并使用"MD5"算法。
- 将需要加密的字符串转换为字节数组，并将其传递给update方法。
- 调用digest方法，该方法返回加密结果字节数组。
- 遍历结果字节数组，将每个字节转换为16进制字符串，并拼接在一起。
import java.security.MessageDigest;
public class Sha256Example {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String originalString = "Hello, World!";
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
messageDigest.update(originalString.getBytes());
byte[] result = messageDigest.digest();
StringBuilder hexString = new StringBuilder();
for (byte b : result) {
hexString.append(String.format("%02X", b));
}
System.out.println("Original String: " + originalString);
System.out.println("SHA-256 Hash: " + hexString.toString().toLowerCase());
}
}知识点补充
除了SHA-256加密算法，小编还为大家整理了MD5加密算法的原理与实现，感兴趣的可以了解一下
MD5加密是一种散列函数(不是加密函数)，可以将任意长度的数据映射为固定长度的128位散列值。
MD5加密的主要用途包括：
- 数字签名：可以用来验证文件的完整性和真实性。
- 密码存储：用于将用户的密码存储在数据库中，为了保证密码的安全性，通常将密码进行加密。
- 数据校验：用于检查数据是否发生改变，例如下载的文件或网络数据传输。
数字签名和数据校验本质上是一样的。
MD5加密的缺点：
- 不可逆性：MD5加密是不可逆的，即无法将散列值还原为原始数据。
- 碰撞攻击：存在碰撞攻击，即两个不同的数据可能生成相同的散列值。
- 散列算法不安全：随着计算机硬件的提高，MD5算法已经不再安全，存在破解的风险。
结论就是:尽管MD5加密仍然被广泛使用，但安全性有限，不建议用于安全关键的场合。但是绝大多数情况下是适用的。
MD5加密的实现原理
只描述流程,具体实现过于复杂。
使用散列函数，对原始数据进行运算，生成一个固定长度的散列值。
- 初始化四个长度为32位的寄存器。
- 对原始数据进行分组，每组数据为512位。
- 对每组数据进行一系列运算，得到一个中间散列值。
- 将中间散列值更新到寄存器中。
- 对数据继续进行分组，直到处理完所有数据。
- 对最终寄存器中的数值进行合并，得到一个128位的散列值。
Java 实现代码
在Java中实现MD5加密可以使用java.security.MessageDigest类。
大概流程:
- 创建MessageDigest实例，并使用"MD5"算法。
- 将需要加密的字符串转换为字节数组，并将其传递给update方法。
- 调用digest方法，该方法返回加密结果字节数组。
- 遍历结果字节数组，将每个字节转换为16进制字符串，并拼接在一起。
import java.security.MessageDigest;
public class Md5Example {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String originalString = "Hello, World!";
// 创建MessageDigest实例，并使用"MD5"算法。
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
// 将需要加密的字符串转换为字节数组，并将其传递给update方法。
messageDigest.update(originalString.getBytes());
// 调用digest方法，该方法返回加密结果字节数组。
byte[] result = messageDigest.digest();
// 遍历结果字节数组，将每个字节转换为16进制字符串，并拼接在一起。
StringBuilder hexString = new StringBuilder();
for (byte b : result) {
hexString.append(String.format("%02X", b));
}
System.out.println("Original String: " + originalString);
System.out.println("MD5 Hash: " + hexString.toString().toLowerCase());
// Original String: Hello, World!
// MD5 Hash: 65a8e27d8879283831b664bd8b7f0ad4
}
}原文地址：https://juejin.cn/post/7197205708646301753
