参考 http://blog.csdn.net/lonelyroamer/article/details/7656338
参考百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=NFKFCzokBY6XxSlXnuuUX5Zcn0Env34gWU-cAW-KK5NMPnC4i46K_R7jOo8vozmOyH_V5l9F6MbjhUSBL-MCd_
一、概述
MAC密钥的支算法结合了MD5和SHA算法的优势，并加入持，是一种更为安全的消息摘要算法。
MAC（Message Authentication Code，消息认证码算法）是含有密钥的散列函数算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基础上加入了密钥。消息的散列值由只有通信双方知道的秘密密钥K来控制，因次，我们也常把MAC称为HMAC（keyed-Hash Message Authentication Code）。
MAC算法主要集合了MD和SHA两大系列消息摘要算法。MD系列的算法有HmacMD2、HmacMD4、HmacMD5三种算法；SHA系列的算法有HmacSHA1、HmacSHA224、HmacSHA256、HmacSHA384.HmacSHA512五种算法。
经过MAC算法得到的摘要值也可以使用十六进制编码表示，其摘要值长度与参与实现的摘要值长度相同。例如，HmacSHA1算法得到的摘要长度就是SHA1算法得到的摘要长度，都是160位二进制码，换算成十六进制编码为40位。
二、算法原理(以直联银联pos和POS中心通讯为例）
a) 将欲发送给POS中心的消息中，从消息类型（MTI）到63域之间的部分构成MAC
ELEMEMENT BLOCK （MAB）。
b) 对MAB，按每8个字节做异或（不管信息中的字符格式），如果最后不满8个字
节，则添加“0X00”。
示例
MAB = M1 M2 M3 M4
其中：
M1 = MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18
M2 = MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28
M3 = MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38
M4 = MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48按如下规则进行异或运算：
MS11 MS12 MS13 MS14 MS15 MS16 MS17 MS18
XOR） MS21 MS22 MS23 MS24 MS25 MS26 MS27 MS28
---------------------------------------------------
TEMP BLOCK1 = TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18
然后，进行下一步的运算：
TM11 TM12 TM13 TM14 TM15 TM16 TM17 TM18
XOR） MS31 MS32 MS33 MS34 MS35 MS36 MS37 MS38
---------------------------------------------------
TEMP BLOCK2 = TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28
再进行下一步的运算：
TM21 TM22 TM23 TM24 TM25 TM26 TM27 TM28
XOR） MS41 MS42 MS43 MS44 MS45 MS46 MS47 MS48
---------------------------------------------------
RESULT BLOCK = TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38
c) 将异或运算后的最后8个字节（RESULT BLOCK）转换成16 个HEXDECIMAL：
RESULT BLOCK = TM31 TM32 TM33 TM34 TM35 TM36 TM37 TM38
= TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342 ||
TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382
d) 取前8 个字节用MAK加密：
ENC BLOCK1 = eMAK（TM311 TM312 TM321 TM322 TM331 TM332 TM341 TM342）
= EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18
e) 将加密后的结果与后8 个字节异或：
EN11 EN12 EN13 EN14 EN15 EN16 EN17 EN18
XOR） TM351 TM352 TM361 TM362 TM371 TM372 TM381 TM382
------------------------------------------------------------
TEMP BLOCK= TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18
f) 用异或的结果TEMP BLOCK 再进行一次单倍长密钥算法运算。
ENC BLOCK2 = eMAK（TE11 TE12 TE13 TE14 TE15 TE16 TE17 TE18）
= EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28
g) 将运算后的结果（ENC BLOCK2）转换成16 个HEXDECIMAL：
ENC BLOCK2 = EN21 EN22 EN23 EN24 EN25 EN26 EN27 EN28
= EM211 EM212 EM221 EM222 EM231 EM232 EM241 EM242 ||
EM251 EM252 EM261 EM262 EM271 EM272 EM281 EM282
示例 ：
ENC RESULT= %H84, %H56, %HB1, %HCD, %H5A, %H3F, %H84, %H84
转换成16 个HEXDECIMAL:
“8456B1CD5A3F8484”
h) 取前8个字节作为MAC值。
取”8456B1CD”为MAC值。三、实现和应用
1、Sun的实现和应用
在java6中，MAC系列算法需要通过Mac类提供支持。java6中仅仅提供HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384和HmacSHA512四种算法。
Mac算法是带有密钥的消息摘要算法，所以实现起来要分为两步：
1）、构建密钥
2）、执行消息摘要
package com.tao.test;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter;
/**
* MAC算法工具类
* 对于HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512应用的步骤都是一模一样的。具体看下面的代码
*/
class MACCoder {
/**
* 产生HmacMD5摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacMD5Key() throws NoSuchAlgorithmException {
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacMd5摘要算法
* 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacMD5(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD5");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
//初始化mac
mac.init(secretKey);
//执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//转为十六进制的字符串
}
/**
* 产生HmacSHA1摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacSHAKey() throws NoSuchAlgorithmException {
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA1");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacSHA1摘要算法
* 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacSHA(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA1");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
//初始化mac
mac.init(secretKey);
//执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//转为十六进制的字符串
}
/**
* 产生HmacSHA256摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacSHA256Key() throws NoSuchAlgorithmException {
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA256");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacSHA1摘要算法
* 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacSHA256(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA256");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
//初始化mac
mac.init(secretKey);
//执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//转为十六进制的字符串
}
/**
* 产生HmacSHA256摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacSHA384Key() throws NoSuchAlgorithmException {
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA384");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacSHA1摘要算法
* 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacSHA384(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA384");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
//初始化mac
mac.init(secretKey);
//执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//转为十六进制的字符串
}
/**
* 产生HmacSHA256摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacSHA512Key() throws NoSuchAlgorithmException {
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA512");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacSHA1摘要算法
* 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacSHA512(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA512");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
//初始化mac
mac.init(secretKey);
//执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);//转为十六进制的字符串
}
}
public class MACTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String testString = "asdasd";
byte[] keyHmacMD5=MACCoder.initHmacMD5Key();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacMD5(testString.getBytes(),keyHmacMD5));
byte[] keyHmacSHA1=MACCoder.initHmacSHAKey();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA(testString.getBytes(),keyHmacSHA1));
byte[] keyHmacSHA256=MACCoder.initHmacSHA256Key();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA256(testString.getBytes(),keyHmacSHA256));
byte[] keyHmacSHA384=MACCoder.initHmacSHA384Key();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA384(testString.getBytes(),keyHmacSHA384));
byte[] keyHmacSHA512=MACCoder.initHmacSHA512Key();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA512(testString.getBytes(),keyHmacSHA512));
}
}2、BouncyCastle的实现和应用
第三方加密组件包Bouncy Castle作为补充，提供了HmacMD2.HmacMD4、HmacSHA224三种算法的支持。
package Test;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.Security;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.xml.bind.annotation.adapters.HexBinaryAdapter;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
/**
* MAC算法工具类
* 对于HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512应用的步骤都是一模一样的。具体看下面的代码
*/
class MACCoder {
/**
* 产生HmacMD2摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacMD2Key() throws NoSuchAlgorithmException {
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD2");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacMd2摘要算法 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacMD2(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD2");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
// 初始化mac
mac.init(secretKey);
// 执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);// 转为十六进制的字符串
}
/**
* 产生HmacMD4摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacMD4Key() throws NoSuchAlgorithmException {
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacMD4");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacMD4摘要算法 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacMD4(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacMD4");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
// 初始化mac
mac.init(secretKey);
// 执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);// 转为十六进制的字符串
}
/**
* 产生HmacSHA224摘要算法的密钥
*/
public static byte[] initHmacSHA224Key() throws NoSuchAlgorithmException {
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 初始化HmacMD5摘要算法的密钥产生器
KeyGenerator generator = KeyGenerator.getInstance("HmacSHA224");
// 产生密钥
SecretKey secretKey = generator.generateKey();
// 获得密钥
byte[] key = secretKey.getEncoded();
return key;
}
/**
* HmacSHA224摘要算法 对于给定生成的不同密钥，得到的摘要消息会不同，所以在实际应用中，要保存我们的密钥
*/
public static String encodeHmacSHA224(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
// 添加BouncyCastle的支持
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
// 还原密钥
SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "HmacSHA224");
// 实例化Mac
Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
// 初始化mac
mac.init(secretKey);
// 执行消息摘要
byte[] digest = mac.doFinal(data);
return new HexBinaryAdapter().marshal(digest);// 转为十六进制的字符串
}
}
public class MACTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String testString = "asdasd";
byte[] keyHmacMD2 = MACCoder.initHmacMD2Key();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacMD2(testString.getBytes(), keyHmacMD2));
byte[] keyHmacMD4 = MACCoder.initHmacMD4Key();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacMD4(testString.getBytes(), keyHmacMD4));
byte[] keyHmacSHA224 = MACCoder.initHmacSHA224Key();
System.out.println(MACCoder.encodeHmacSHA224(testString.getBytes(), keyHmacSHA224));
}
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