代码收藏家 Java实现MD5加密的三种方式
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MD5介绍
MD5（Message-Digest Algorithm 5）是一种广泛使用的哈希算法，其输出结果是一个128位的二进制数，通常以32位十六进制数的形式表示。因此，MD5的输出结果可以表示为一个32位的字符串。
MD5算法常用于数据完整性验证、密码加密等场景，通常将输入的数据经过MD5处理后，得到一个32位的摘要（digest），该摘要作为数据的唯一表示，可以用于验证数据的完整性或作为密码的加密存储。需要注意的是，由于MD5算法本身存在安全性问题，已经不再推荐用于密码加密等安全场景，而应该使用更加安全的算法，如SHA-2、bcrypt等。
MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种哈希函数，而不是对称加密算法。MD5 用于产生一个称为消息摘要（Message Digest）的固定大小的哈希值，通常是 128 位。MD5 不是加密算法，因为哈希值是不可逆的，即无法从哈希值还原出原始数据。
对称加密算法是一种使用相同密钥进行加密和解密的算法，例如 DES（Data Encryption Standard）、AES（Advanced Encryption Standard）等。与对称加密不同，哈希函数通常是单向的，只能从原始数据计算出哈希值，而无法从哈希值还原出原始数据。
安全性：MD5 已经被认为不再安全，因为它容易受到碰撞攻击。对于需要安全性的应用（如密码存储），建议使用更强的散列算法（如 SHA-256）和适当的安全实践（如加盐）。
性能：虽然 MD5 在性能上表现良好，但现代安全需求通常需要更强的散列算法。
MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种广泛使用的加密散列函数，主要用于生成数据的唯一摘要值（哈希值）。MD5 的底层实现涉及多个复杂的步骤和算法。以下是 MD5 的底层工作原理和关键概念：
- 基本概念
散列函数：MD5 是一种散列函数，用于将任意长度的输入数据（消息）映射为固定长度的输出（128 位，或 16 字节）的哈希值。
不可逆性：MD5 生成的哈希值理论上无法逆推出原始输入数据。
固定长度：无论输入数据的长度如何，MD5 总是生成一个 128 位的哈希值。 - MD5 的步骤
MD5 的底层算法包括以下主要步骤： - 初始化
MD5 使用四个 32 位的初始常量（A、B、C、D）作为计算的起始值：
( A = 0x67452301 )
( B = 0xEFCDAB89 )
( C = 0x98BADCFE )
( D = 0x10325476 )
这些常量用于初始化 MD5 的内部状态。 - 填充
将输入数据填充到 512 位的倍数。填充过程包括：
填充位：在输入数据的末尾添加一个 1 位的标志位，表示数据结束。
填充零：在标志位后添加零，直到数据长度接近 512 位。
附加长度：在数据末尾附加原始数据的长度（以位为单位），以 64 位表示。填充后的数据总长度为 512 位的倍数。 - 数据分块
将填充后的数据分成 512 位的块，每个块被进一步分成 16 个 32 位的子块（总共 64 个字节）。 - 处理每个数据块
对于每个 512 位的数据块，执行以下步骤：
扩展：将 16 个 32 位子块扩展为 64 个 32 位的子块，使用非线性函数进行处理。
轮次：MD5 使用 64 轮的运算，每一轮使用不同的非线性函数（F、G、H、I）和常量（T[i]）。每轮的运算包括：
非线性函数：F(x, y, z)、G(x, y, z)、H(x, y, z)、I(x, y, z)
常量：T[i] 是一组预定义的常量，与输入数据和轮次相关。
位运算：使用位移和按位与、或、异或等运算来更新内部状态（A、B、C、D）。
数据混合：将数据块与当前的内部状态进行混合。 - 输出
将最后一个数据块的处理结果（A、B、C、D）连接起来，生成 128 位（16 字节）的哈希值。 - MD5 算法的详细步骤
填充：
在原始消息末尾添加 1 位的 1。
添加足够的 0，使得消息长度（包括填充的部分）为 448 位（512 位的前 448 位），即还需填充 0 到 64 位数据块的长度。
添加 64 位的消息长度，作为填充的最后部分，确保最终消息长度为 512 位的倍数。
初始化变量：
初始化 A、B、C、D 为常量值。
处理数据块：
将每个数据块分成 16 个 32 位的子块，使用特定的非线性函数和常量进行处理。
进行 64 轮的运算，更新 A、B、C、D 的值。
输出结果：
将 A、B、C、D 的最终值转换为 128 位的哈希值，通常以 16 进制表示。 - MD5 的应用
数据完整性检查：通过比较文件的 MD5 哈希值，可以检测文件是否被篡改。
密码存储：在数据库中存储密码的 MD5 哈希值，而不是明文密码（注意：不建议仅使用 MD5 存储密码，因为它已被证明不够安全）。 - 安全性
虽然 MD5 曾被广泛使用，但由于其安全性问题，如碰撞攻击（即不同的输入可以产生相同的哈希值），它已不再被认为是安全的。对于需要更高安全性的应用，建议使用更强的哈希函数，如 SHA-256 或 SHA-3。
总结
MD5 是一种将输入数据映射到固定长度哈希值的散列函数。其底层实现包括数据填充、分块、处理和最终输出四个主要步骤。尽管 MD5 在许多应用中曾被广泛使用，但由于安全性问题，现如今建议使用更安全的哈希算法。
Java 中实现 MD5 加密方式
这三种方法都能有效地生成 MD5 哈希。选择适合你项目需求的方式，如果已经使用了 Apache Commons Codec 或 Guava，可以直接利用它们的功能；如果只是简单的 MD5 加密需求，使用 MessageDigest 是最直接的方法。
在 Java 中实现 MD5 加密可以通过多种方式。
方法一：使用 MessageDigest
这是最基本的方式，使用 Java 内置的 MessageDigest 类。
示例代码：
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
public class MD5UsingMessageDigest {
public static String md5(String input) {
try {
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] messageDigest = md.digest(input.getBytes());
StringBuilder hexString = new StringBuilder();
for (byte b : messageDigest) {
String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
if (hex.length() == 1) {
hexString.append('0');
}
hexString.append(hex);
}
return hexString.toString();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static void main(String[] args) {
String input = "Hello, World!";
System.out.println("MD5 Hash: " + md5(input));
}
}
方法二：使用 Apache Commons Codec
Apache Commons Codec 是一个流行的库，提供了便捷的工具类进行编码和解码。
示例代码：
首先，确保在项目中添加 Apache Commons Codec 的依赖：
<dependency>
<groupId>commons-codec</groupId>
<artifactId>commons-codec</artifactId>
<version>1.15</version> <!-- 检查最新版本 -->
</dependency>
然后可以使用以下代码：
import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;
public class MD5UsingCommonsCodec {
public static void main(String[] args) {
String input = "Hello, World!";
String md5Hash = DigestUtils.md5Hex(input);
System.out.println("MD5 Hash: " + md5Hash);
}
}
方法三：使用 Guava
Google 的 Guava 库也提供了简单的 MD5 加密功能。
示例代码：
首先，确保在项目中添加 Guava 的依赖：
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>31.0.1-jre</version> <!-- 检查最新版本 -->
</dependency>
然后可以使用以下代码：
import com.google.common.hash.Hashing;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class MD5UsingGuava {
public static void main(String[] args) {
String input = "Hello, World!";
String md5Hash = Hashing.md5()
.hashString(input, StandardCharsets.UTF_8)
.toString();
System.out.println("MD5 Hash: " + md5Hash);
}
}
方法四：SPRING核心包
import org.springframework.util.DigestUtils;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
public class HashController {
@GetMapping("/md5")
public String getMD5(@RequestParam String input) {
return DigestUtils.md5DigestAsHex(input.getBytes());
}
}
MD5Util
package com.maxvision.common.util;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.security.MessageDigest;
@Slf4j
public class MD5Util {
private static String byteArrayToHexString(byte[] b) {
StringBuilder resultSb = new StringBuilder();
for (byte value : b) {
resultSb.append(byteToHexString(value));
}
return resultSb.toString();
}
private static String byteToHexString(byte b) {
int n = b;
if (n < 0) {
n += 256;
}
int d1 = n / 16;
int d2 = n % 16;
return HEX_DIGITS[d1] + HEX_DIGITS[d2];
}
/**
* 用UTF8编码进行MD5加密
*
* @param origin 原字符串
* @return 加密后字符串
*/
public static String md5Encode(String origin) {
return md5Encode(origin, "UTF-8");
}
public static String md5Encode(String origin, String charsetname) {
String resultString = null;
try {
resultString = origin;
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
if (charsetname == null || "".equals(charsetname)) {
resultString = byteArrayToHexString(md.digest(resultString.getBytes()));
} else {
resultString = byteArrayToHexString(md.digest(resultString.getBytes(charsetname)));
}
} catch (Exception ignored) {
}
return resultString;
}
private static final String[] HEX_DIGITS = {"0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "a", "b", "c", "d", "e", "f"};
}
作者：思静鱼
