加密摘要算法MD5、SHA、HMAC：学习笔记

使用场景：

1、数据完整性校验：下载文件时验证文件是否被篡改。

2、密码存储：将用户密码加密后存储，防止明文泄露。

3、数字签名：用于验证签名和数据的完整性，例如在区块链交易。

4、数据索引：在数据库中用于快速查找和比较数据

MD5：

MD5特点：

1、固定长度的字符串，长度为：32位

2、md5得到的值一般都是十六进制，数据取值范围（a-f 0-9）

3、md5是不可逆的（如果对一串字符串进行md5的编码是无法回复成原来的字符串的）

4、md5可以完成数据的校验（可以保证源数据不被篡改，可以保证数据的一致性）

使用python实现的MD5编码：

python 复制代码

import hashlib

def md5_(string):
    md5 = hashlib.md5()
    md5.update(string.encode('utf-8'))
    return md5.hexdigest()
print(md5_('1'))

使用javascript实现的MD5编码：

javascript 复制代码

const crypto = require('crypto');

function md5_(text) {
    return crypto.MD5(text).toString();
}
console.log(md5_('1'));

SHA系列算法：

安全哈希算法是由美国国家安全局 NSA 设计，主要适用于数字签名标准里面定义的数字签名算法，SHA算法通常指SHA家族里面的五个算法：SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512，SHA是比MD5更安全一点的摘要算法，MD5的密文是32位，而SHA-1是40位，版本越强，密文越长，代价就是速度越慢。

使用python实现的SHA加密：

python 复制代码

import hashlib


def sha1(text):
    sha_obj = hashlib.sha1()
    sha_obj.update(text.encode("utf-8"))
    return sha_obj.hexdigest()


def sha224(text):
    sha_obj = hashlib.sha224()
    sha_obj.update(text.encode("utf-8"))
    return sha_obj.hexdigest()

def sha256(text):
    sha_obj = hashlib.sha256()
    sha_obj.update(text.encode("utf-8"))
    return sha_obj.hexdigest()

def sha384(text):
    sha_obj = hashlib.sha384()
    sha_obj.update(text.encode("utf-8"))
    return sha_obj.hexdigest()

def sha512(text):
    sha_obj = hashlib.sha512()
    sha_obj.update(text.encode("utf-8"))
    return sha_obj.hexdigest()

print("SHA1算法：", sha1("1"), "数据长度：", len(sha1("1")))
print("SHA224算法：", sha224("1"), "数据长度：", len(sha224("1")))
print("SHA256算法：", sha256("1"), "数据长度：", len(sha256("1")))
print("SHA384算法：", sha384("1"), "数据长度：", len(sha384("1")))
print("SHA512算法：", sha512("1"), "数据长度：", len(sha512("1")))

使用javascript实现的SHA加密：

javascript 复制代码

const crypto = require('crypto');

// SHA1 算法实现
function sha1(data){
//  return crypto.SHA1('1').toString()    也可以实现
    const hash = crypto.createHash('sha1');
    hash.update(data, 'utf8');
    return hash.digest('hex');
}


// SHA224 算法实现
function sha224(text) {
//  return crypto.SHA224('1').toString()    也可以实现
    const hash = crypto.createHash('sha224');
    hash.update(text, 'utf8');
    return hash.digest('hex');
}

// SHA256 算法实现
function sha256(text) {
//  return crypto.SHA256('1').toString()    也可以实现
    const hash = crypto.createHash('sha256');
    hash.update(text, 'utf8');
    return hash.digest('hex');
}

// SHA384 算法实现
function sha384(text) {
//  return crypto.SHA384('1').toString()    也可以实现
    const hash = crypto.createHash('sha384');
    hash.update(text, 'utf8');
    return hash.digest('hex');
}

// SHA512 算法实现
function sha512(text) {
//  return crypto.SHA512('1').toString()    也可以实现
    const hash = crypto.createHash('sha512');
    hash.update(text, 'utf8');
    return hash.digest('hex');
}

// 测试输出
console.log("SHA1算法：", sha1("1"), "数据长度：", sha1("1").length);
console.log("SHA224算法：", sha224("1"), "数据长度：", sha224("1").length);
console.log("SHA256算法：", sha256("1"), "数据长度：", sha256("1").length);
console.log("SHA384算法：", sha384("1"), "数据长度：", sha384("1").length);
console.log("SHA512算法：", sha512("1"), "数据长度：", sha512("1").length);

HMAC散列消息认证码：

该算法在1996年被提出，1997年作为RFC2104被公布，HMAC加密算法是一种基于安全加密Hash函数和共享密钥的消息认证协议。它要求通讯双方共享密钥key并指出某一种算法对报文Hash运算，形成固定的长度的认证码。通讯双方通过认证码的校验来确定报文的合法性。

python实现HMAC的编码：

python 复制代码

import hmac


def hmac_encode_md5(key, data):
    hmac_md5 = hmac.new(key.encode('utf-8'), data.encode('utf-8'), digestmod='md5')
    return hmac_md5.hexdigest()

def hmac_encode_sha1(key, data):
    hmac_sha1 = hmac.new(key.encode('utf-8'), data.encode('utf-8'), digestmod='sha1')
    return hmac_sha1.hexdigest()

def hmac_encode_sha224(key, data):
    hmac_sha224 = hmac.new(key.encode('utf-8'), data.encode('utf-8'), digestmod='sha224')
    return hmac_sha224.hexdigest()

def hmac_encode_sha256(key, data):
    hmac_sha256 = hmac.new(key.encode('utf-8'), data.encode('utf-8'), digestmod='sha256')
    return hmac_sha256.hexdigest()

def hmac_encode_sha384(key, data):
    hmac_sha384 = hmac.new(key.encode('utf-8'), data.encode('utf-8'), digestmod='sha384')
    return hmac_sha384.hexdigest()

def hmac_encode_sha512(key, data):
    hmac_sha512 = hmac.new(key.encode('utf-8'), data.encode('utf-8'), digestmod='sha512')
    return hmac_sha512.hexdigest()

print(hmac_encode_md5('1', '1'))
print(hmac_encode_sha1('1', '1'))
print(hmac_encode_sha224('1', '1'))
print(hmac_encode_sha256('1', '1'))
print(hmac_encode_sha384('1', '1'))
print(hmac_encode_sha512('1', '1'))

使用javascript实现HMAC编码：

javascript 复制代码

const crypto = require('crypto');

// HMAC-MD5 实现
function hmacEncodeMd5(key, data) {
    return crypto.createHmac('md5', key).update(data).digest('hex');
}

// HMAC-SHA1 实现
function hmacEncodeSha1(key, data) {
    return crypto.createHmac('sha1', key).update(data).digest('hex');
}

// HMAC-SHA224 实现
function hmacEncodeSha224(key, data) {
    return crypto.createHmac('sha224', key).update(data).digest('hex');
}

// HMAC-SHA256 实现
function hmacEncodeSha256(key, data) {
    return crypto.createHmac('sha256', key).update(data).digest('hex');
}

// HMAC-SHA384 实现
function hmacEncodeSha384(key, data) {
    return crypto.createHmac('sha384', key).update(data).digest('hex');
}

// HMAC-SHA512 实现
function hmacEncodeSha512(key, data) {
    return crypto.createHmac('sha512', key).update(data).digest('hex');
}

// 测试输出
console.log(hmacEncodeMd5('1', '1'));
console.log(hmacEncodeSha1('1', '1'));
console.log(hmacEncodeSha224('1', '1'));
console.log(hmacEncodeSha256('1', '1'));
console.log(hmacEncodeSha384('1', '1'));
console.log(hmacEncodeSha512('1', '1'));