Java实现SHA-256加密算法的完全解析

SHA-256加密算法是目前应用最广泛的加密算法之一，本篇文章介绍如何在Java中实现SHA-256加密算法。

什么是SHA-256加密算法

SHA-256是一种哈希算法，将任意长度的二进制值映射为一个较短的固定长度的二进制值（通常是256位）。SHA-256算法基于SHA-2家族的算法，其中"256"表示哈希值的位数。

SHA-256算法具有以下特点：

• 不可逆，无法从哈希值反推原始输入；
• 相同的输入一定会得到相同的输出；
• 哈希值相同的输入可能不同，但是概率非常小。

SHA-256算法广泛应用于数字签名、数据完整性校验等场景。

如何在Java中实现SHA-256加密算法

Java提供了MessageDigest类来实现SHA-256加密算法，具体步骤如下：

1. 获取MessageDigest实例：

java
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");

在实例化MessageDigest时需要指定使用的加密算法，这里选择SHA-256算法。

1. 输入需要加密的数据：

java
byte[] input = "hello, world".getBytes();

将需要加密的数据转换为byte数组。

1. 执行加密：

java
byte[] output = md.digest(input);

将byte数组输入到MessageDigest的digest()方法中，执行SHA-256加密算法，得到加密后的byte数组output。

完整示例代码如下：

import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;

public class SHA256Example {

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        // 获取MessageDigest实例
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");

        // 输入需要加密的数据
        byte[] input = "hello, world".getBytes();

        // 执行加密
        byte[] output = md.digest(input);

        // 输出加密后的结果
        System.out.println(Arrays.toString(output));
    }

}

运行结果如下：

[-38, 81, 105, -124, -34, -24, 89, 29, -9, -109, -23, 29, -73, 119, -50, 120, -57, -34, 0, 101, 56, -103, 18, 46, -85, -112, 105, -66, -84, -128, -29, 125]

上面的代码中，获取MessageDigest实例时可能会出现NoSuchAlgorithmException异常，这是因为指定的加密算法不存在，需要进行异常处理。

示例说明

示例一：密码加盐

在密码存储时，为了提高密码的安全性，通常需要将密码加盐再进行哈希。下面是一个示例代码：

public class PasswordExample {

    private static final int SALT_LENGTH = 16;

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        // 获取密码和盐
        String password = "123456";
        byte[] salt = generateSalt(SALT_LENGTH);

        // 将密码和盐拼接
        byte[] input = concat(password.getBytes(), salt);

        // 执行加密
        byte[] output = sha256(input);

        // 输出加密后的结果
        System.out.println("password: " + Arrays.toString(output));
        System.out.println("salt: " + Arrays.toString(salt));
    }

    private static byte[] generateSalt(int saltLength) {
        SecureRandom random = new SecureRandom();
        byte[] salt = new byte[saltLength];
        random.nextBytes(salt);
        return salt;
    }

    private static byte[] concat(byte[] a, byte[] b) {
        byte[] result = new byte[a.length + b.length];
        System.arraycopy(a, 0, result, 0, a.length);
        System.arraycopy(b,0,result,a.length,b.length);
        return result;
    }

    private static byte[] sha256(byte[] input) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        return md.digest(input);
    }

}

上面的代码中，首先生成一个随机的盐，然后将密码和盐拼接起来，再执行SHA-256加密算法。这样可以在存储密码时提高安全性。

示例二：计算文件哈希值

在下载文件、校验文件完整性等场景中，经常需要计算文件的哈希值。下面是一个示例代码：

public class FileHashExample {

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, IOException {
        // 获取文件路径
        String filePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\test.txt";

        // 读取文件内容
        byte[] input = Files.readAllBytes(Paths.get(filePath));

        // 执行加密
        byte[] output = sha256(input);

        // 输出加密后的结果
        System.out.println(filePath + " hash: " + bytesToHex(output));
    }

    private static byte[] sha256(byte[] input) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        return md.digest(input);
    }

    private static String bytesToHex(byte[] bytes) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (byte b : bytes) {
            sb.append(String.format("%02X ", b));
        }
        return sb.toString();
    }

}

上面的代码中，首先获取文件路径，然后使用Files工具类读取文件内容，并将文件内容作为输入执行SHA-256加密算法。最后输出加密后的结果。