消息摘要算法

• 相同的明文数据经过相同的消息摘要算法会得到相同的密文结果值。

• 数据经过消息摘要算法处理，得到的摘要结果值，是无法还原为处理前的数据的。

• 数据摘要算法也被称为哈希（Hash）算法或散列算法。

• 消息摘要算法一般用于签名验签。

消息摘要算法主要分三类：MD（Message Digest，消息摘要算法）、SHA（Secure Hash Algorithm，安全散列算法）和MAC（Message Authentication Code，消息认证码算法）。

MD家族算法

• MD（Message Digest，消息摘要算法）家族，包括MD2，MD4，MD5。

• MD2，MD4，MD5 计算的结果都是是一个128位（即16字节）的散列值，用于确保信息传输完整一致。

• MD2的算法较慢但相对安全，MD4速度很快，但安全性下降，MD5则比MD4更安全、速度更快。

• MD5被广泛应用于数据完整性校验、数据（消息）摘要、数据加密等。

• MD5，可以被破解，对于需要高度安全性的数据，专家一般建议改用其他算法，如SHA-2。2004年，证实MD5算法无法防止碰撞攻击，因此不适用于安全性认证，如SSL公开密钥认证或是数字签名等用途。

举个例子，看看如何获取字符串的MD5值吧：

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

/**
 * @author blog.unclezs.com
 * @since 2022/5/17 11:52
 */
public class Md5Sample {
  public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
    MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
    String original = "unclezs";
    byte[] result = messageDigest.digest(original.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    for (byte temp : result) {
      if (temp >= 0 && temp < 16) {
        stringBuilder.append("0");
      }
      stringBuilder.append(Integer.toHexString(temp & 0xff));
    }
    System.out.println(original + " MD5加密后:" + stringBuilder);
  }
}

SHA家族算法

SHA（Secure Hash Algorithm，安全散列算法），包括SHA-0、SHA-1、SHA-2(SHA-256,SHA-512,SHA-224,SHA-384等)、SHA-3。它是在MD算法基础上实现的，与MD算法区别在于「摘要长度」，SHA 算法的摘要「长度更长，安全性更高」。

SHA-0发布之后很快就被NSA撤回，因为含有会降低密码安全性的错误，它是SHA-1的前身。

SHA-1在许多安全协议中广为使用，包括TLS、GnuPG、SSH、S/MIME和IPsec，是MD5的后继者。

SHA-2包括SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。它的算法跟SHA-1基本上相似，目前还没有出现明显弱点。

SHA-3是2015年正式发布，由于对「MD5出现成功的破解」，以及对SHA-0和SHA-1出现理论上破解的方法，SHA-3应运而生。它与之前算法不同的是，它是可替换的加密散列算法。

SHA-1、SHA-2(SHA-256,SHA-512,SHA-224,SHA-384)等算法是比较常用的，我们来看看跟MD5的对比吧

算法类型	摘要长度（bits）	最大输入消息长度（bits）	碰撞攻击（bits）	性能示例(MiB/s)
MD5	128	无限	≤18（发现碰撞）	335
SHA-1	160	2^64 − 1	<63（发现碰撞）	192
SHA-224	224	2^64 − 1	112	139
SHA-256	256	2^64 − 1	128	139
SHA-384	384	2^128 − 1	192	154
SHA-512	512	2^128 − 1	256	154

MAC算法家族

MAC算法 MAC（Message Authentication Code，消息认证码算法），是带密钥的Hash函数。输入密钥和消息，输出一个消息摘要。它集合了MD和SHA两大系列消息摘要算法。

• MD 系列算法: HmacMD2、HmacMD4 和 HmacMD5 ；
• SHA 系列算法：HmacSHA1、HmacSHA224、HmacSHA256、HmacSHA384 和 HmacSHA512 。

对称加密算法

加密和解密使用「相同密钥」的加密算法就是对称加密算法。常见的对称加密算法有AES、3DES、DES、RC5、RC6等。

DES

数据加密标准（英语：Data Encryption Standard，缩写为 DES）是一种对称密钥加密块密码算法。DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。

• Key: 7个字节共56位，是DES算法的工作密钥；
• Data: 8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；
• Mode: 加密或解密。

3DES

三重数据加密算法（英语：Triple Data Encryption Algorithm，又称3DES（Triple DES），是一种对称密钥加密块密码，相当于是对每个数据块应用三次数据加密标准（DES）算法。

AES

AES，高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard），在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。

• 采用对称分组密码体制，密钥长度为 128 位、 192 位、256 位，分组长度128位
• 相对于DES ，AES具有更好的 安全性、效率 和 灵活性。

非对称加密算法

非对称加密算法需要两个密钥：公钥和私钥。公钥与私钥是成对存在的，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密。主要的非对称加密算法有：RSA、Elgamal、DSA、D-H、ECC。

RSA算法

• RSA加密算法是一种非对称加密算法,广泛应用于加密和数字签名
• RSA算法原理：两个大素数的乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。
• RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在，经历了各种攻击的考验，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。

DSA

• DSA(Digital Signature Algorithm,数字签名算法),也是一种非对称加密算法。
• DSA和RSA区别在，DSA仅用于数字签名，不能用于数据加密解密。其安全性和RSA相当，但其性能要比RSA好。

ECC 算法

• ECC（Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学），基于椭圆曲线加密。
• Ecc主要优势是，在某些情况下，它比其他的方法使用更小的密钥，比如RSA加密算法，提供相当的或更高等级的安全级别。
• 它的一个缺点是，加密和解密操作的实现比其他机制时间长 (相比RSA算法，该算法对CPU 消耗严重)。

国密算法

国密即国家密码局认定的国产密码算法。为了保障商用密码的安全性，国家商用密码管理办公室制定了一系列密码标准，即SM1，SM2，SM3，SM4等国密算法。

SM1

• SM1，为对称加密算法，加密强度为128位，基于硬件实现。
• SM1的加密强度和性能，与AES相当。

SM2

• SM2主要包括三部分：签名算法、密钥交换算法、加密算法
• SM2用于替换RSA加密算法，基于ECC，效率较低。

SM3

• SM3，即国产消息摘要算法。
• 适用于商用密码应用中的数字签名和验证，消息认证码的生成与验证以及随机数的生成。

SM4

• SM4是一个分组算法，用于无线局域网产品。
• 该算法的分组长度为128比特，密钥长度为128比特。
• 加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构。
• 解密算法与加密算法的结构相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。
• 它的功能类似国际算法的DES。