Java 实现 MD5 加密算法

古城微笑少年丶 2023-10-13 20:31 26阅读 0赞

### 1. MD5 加密算法 ###

#### 1.1 MD5 算法介绍 ####

MD5 消息摘要算法，英文：MD5 Message-Digest Algorithm ，一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。

MD5 是单向加密不可逆的，也就是常说的非对称加密，常用于用户密码的加密，这样即使密码泄露也不知道对应的明文信息，有效的保护系统和用户的隐私信息。

MD5 算法产生的是一个 128 位的散列值，128 位是指的二进制中的 128 位，具体占 16 字节（每个字节可以表示为 8 位二进制数）。

MD5 加密最终会将 128 位数字转换成十六进制表示，每个字节（ 8 位）转成 2 位十六进制数，最终得到 32 个字符，其中每两个字符代表一个十六进制数，因此最终 MD5 加密结果字符长度为 32 位。

#### 1.2 算法加盐 ####

由于 MD5 算法是单向的，不能被反向解析，但是可以通过正向加密后的字典表（Lookup 表和 Rainbow 表）对比的方式进行暴力破解。

对于此种情况可以使用自定义偏移常量（盐值）的方法来降低加密结果被破解的可能。

### 2. Java 中实现 MD5 加密 ###

#### 2.1 JDK 提供的 MD5 算法 ####

Java 中进行 MD5 加密使用的是 JDk 中的 `java.security` 包中的 MessageDigest 类，其中的 getInstance() 方法可以根据算法名称获取对应的算法实例。

// 获取 MD5 算法实例对象
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");

#### 2.2 字符串的 MD5 加密 ####

根据 JDK 提供的算法，可以对任意的字符内容进行 MD5 加密处理，加密处理的流程为：

1.  获取 MD5 算法实例
2.  获取需要加密的字符内容对应的的字节信息，可指定编码方式
3.  对得到的字节信息使用 MD5 算法处理，得到加密后的字节
4.  将加密后的字节转化为 16 进制字符串
5.  返回加密后的字符串信息

public static String md5(String data) {
        
        try {
        
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
            byte[] md5 = md.digest(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            
            // 将处理后的字节转成 16 进制，得到最终 32 个字符
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (byte b : md5) {
                    
                 sb.append(String.format("%02x", b));
            }
            return sb.toString();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        
            e.printStackTrace();
        }
        return "";
    }

*  MessageDigest 类可以获取 MD5 实例
 *  md.digest() 计算字符串内容的摘要，并得到计算后的 hash value
 *  StandardCharsets.UTF\_8 用来指定计算时使用的编码格式，如果不指定则会使用系统默认编码格式，系统之间不统一会造成中文乱码
 *  sb.append(String.format(“%02x”, b)) 用于将字节信息转为十六进制

最后，可以在 main 方法中验证 MD5 算法的有效性

public static void main(String[] args) {
        
        String password = "testPsd";
        String passwordMd5Str = md5(password);
        System.out.println("加密前: " + password);
        System.out.println("加密后: " + passwordMd5Str);
    }

输出结果为

加密前: testPsd
    加密后: 52c165118aae94580335f628dc8b202b

#### 2.3 加盐处理 ####

使用盐值可以进一步提升 MD5 加密算法安全性，降低破解风险。

public static String md5(String data) {
        
        try {
        
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
    
            // 加盐处理，需要将对应的盐记录，用于验证密码
            int randomNum = new SecureRandom().nextInt(1000);
            
            byte[] md5 = md.digest((data + randomNum).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (byte b : md5) {
        
                //sb.append(Integer.toHexString(b & 0xff));
                // 字符串格式转成 16 进制
                 sb.append(String.format("%02x", b));
            }
            return sb.toString();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        
            e.printStackTrace();
        }
        return "";
    }

#### 2.4 文件的 MD5 值计算 ####

MD5 算法除了用于对字符内容进行加密，还可以用来对文件进行 MD5 校验。

文件进行 MD5 校验即针对每个文件可以计算出一个 MD5 值来作为该文件的唯一编码，如果文件在传输过程中发生了修改，那么最终得到文件的 MD5 值会发生变化。

根据上述 MD5 校验方法可以验证文件的有效性，保证文件在传输过程中不会被篡改。

public static String md5ForFile(String filePath) {
        
        MessageDigest md = null;
        byte[] fileBytes = new byte[0];
    
        try {
        
            md = MessageDigest.getInstance("MD5");
            fileBytes = Files.readAllBytes(Paths.get(filePath));
        }catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        
            e.printStackTrace();
        }catch (IOException e) {
        
            e.printStackTrace();
        }
    
        byte[] md5 = md.digest(fileBytes);
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : md5) {
        
            sb.append(String.format("%02x", b));
        }
        return sb.toString();
    }

在 main 方法中验证 MD5 算法的有效性

public static void main(String[] args) {
        
        String filePath = "C:\桌面\test.jpg";
        String fileMd5Str = md5ForFile(filePath);
        System.out.println("加密后: " + fileMd5Str);
    }

输出结果为

加密后: 75f590a718ee6e8f65c0e7bf780a9e79