什么是数字摘要？

数字摘要也称为消息摘要，它是一个唯一对应一个消息或文本的固定长度的值，它由一个个单向Hash函数对消息进行计算而产生，如果消息在传递的途中改变了，接受者通过对收到的消息采用相同的Hash重新计算，新产生的摘要与原摘要进行比较，就可知道消息是否被篡改了，因此消息摘要能够验证消息的完整性。消息摘要采用单向Hash函数，将需要计算的内容“摘要”成固定长度的串，这个串也称为数字指纹。这个串有固定的长度，且不同的明文摘要成密文，其结果总是不相同的，而同样的明文其摘要必定是一致。这样这串摘要便可成为验证明文是否是“真身”的“指纹”了。摘要生成的过程如图：

数字摘要的特点包括

固定长度：每个数字摘要的长度通常是预定义的，例如128位。

不可逆性：一旦消息被摘要化，就无法直接从摘要中恢复原始的消息内容。

唯一性：对于同一输入，不同的摘要是不同的，而对于同一个输入，其摘要是唯一的。

安全性：好的Hash函数应该难以找到两个输入使得它们的摘要相同，这意味着即使攻击者知道某个摘要对应的原始消息，他们也无法确定另一个未知的消息的摘要。

MD5算法

MD5即 Message Digest Algorithm 5 信息摘要算法5，是数字摘要算法的一种实现，用于确保信息传输完整性和一致性，摘要长度为128位。MD5 由 MD4，MD3，MD2改进而来，注意增强了算法复杂度和不可逆性。该算法因为其普遍，稳定，快速的特点，在产业界得到了极为广泛的使用，目前主流的编程语言普通都已有MD5算法的实现。

基于JAVA的MD5算法：

public static void main(String[] args) throws Exception {
    String input = "this is a md5 test data";
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
    byte[] bytes = md.digest(input.getBytes("UTF-8"));
    // 将散列值转换为十六进制字符串表示
    StringBuilder hexString = new StringBuilder();
    for (byte b : bytes) {
        String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
        if (hex.length() == 1) hexString.append('0');
        hexString.append(hex);
    }

    System.out.println("Input: " + input);
    System.out.println("MD5 Hash: " + hexString);
}

待摘要串：

this is a md5 test data

MD5算法生成的摘要串，十六进制编码后

daa201b58042430356da5599abafceb8

Java 中的 MessageDigest 类提供了一个用于加密算法的工具，可以将数据转换为散列值（hash），常用于密码存储、数字签名等安全相关的操作。MessageDigest 的 getInstance 方法是用于获取 MessageDigest 对象实例的工厂方法。它根据指定的算法名称获取一个实现了该算法的 MessageDigest 实例。

MessageDigest 的 getInstance 方法是一个静态方法，它属于 Java 加密体系结构的一部分。该方法的完整签名为：

public static MessageDigest getInstance(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException

可以使用 hutool 工具类达到相同的效果，代码如下：

public static void main(String[] args) throws Exception {
    String input = "this is a md5 test data";
    String md5 = SecureUtil.md5(input);
    System.out.println("Input: " + input);
    System.out.println("MD5 Hash: " + md5);
}

输出结果：

Input: this is a md5 test data

MD5 Hash: daa201b58042430356da5599abafceb8

SHA算法

SHA的全称是Secure Hash Algorithm，即安全散列算法。1993年，安全散列算法SHA由美国国家标准和技术协会提出，并作为联邦信息处理标准公布。1995年又发布了一个修订版FIPS PUB180-1，通常称之为 SHA-1。SHA-1 是基于MD4算法的，现在已成为公认的最安全的散列算法之一，并被广泛使用。

SHA-1 算法生成的摘要信息的长度为160位，由于生成的摘要信息过长，运算的过程更加复杂，在相同的硬件上，SHA-1的运行速度比MD5更慢，但是也更为安全。

基于JAVA的SHA-1算法：

public static void main(String[] args) throws Exception {
    String input = "this is a sha-1 test data";
    MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
    byte[] bytes = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));
    // 将散列值转换为十六进制字符串表示
    StringBuilder hexString = new StringBuilder();
    for (byte b : bytes) {
        String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
        if (hex.length() == 1) hexString.append('0');
        hexString.append(hex);
    }

    System.out.println("Input: " + input);
    System.out.println("SHA-1 Hash: " + hexString);
}

待摘要串：

this is a sha-1 test data

MD5算法生成的摘要串，十六进制编码后

c2f7fc5fa7e60f31f49de439f098b5adc6683255

可以使用 hutool 工具类达到相同的效果，代码如下：

public static void main(String[] args) throws Exception {
    String input = "this is a sha-1 test data";
    String sha1 =   SecureUtil.sha1(input);
    System.out.println("Input: " + input);
    System.out.println("SHA-1 Hash: " + sha1);
}

运行结果：

Input: this is a sha-1 test data

SHA-1 Hash: c2f7fc5fa7e60f31f49de439f098b5adc6683255

十六进制编码

我们都知道，计算机的计算采用的是二进制的数据表示方法，而十六进制也是数据的一种表示方法，并且可以与二进制数据进行相互转化，每4位二进制数据对应一位十六机制数据，同我们日常使用的十进制表示法不同的是，十六进制由0～9和A～F来进行表示，与十进制对应关系是：0～9对应0～9，A～F对应10～15。

十六进制一般针对无法显示的一些二进制进行显示，常用于：

1、图片的字符串表现形式

2、加密解密

3、编码转换

我们使用hutool 的 十六进制工具-HexUtil 代码如下：

public static void main(String[] args) throws Exception {
    String input = "this is a sha-1 test data";
    MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
    byte[] bytes = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));

    System.out.println("Input: " + input);
    char[] b =  HexUtil.encodeHex(bytes);
    System.out.println("SHA-1 Hash: " + new String(b));
}

Base64编码

Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法，由于2的6次方等于64，所以每6位为一个单元，对应某个可答应字符，三个字符有24位，对应于4个Base64单元，即3个字节需要用4个可打印字符来表示。在Base64中的可打印字符包括了”A-Z、a-z、0-9、+、/” 64个可打印字符。

很多人认为Base64是一种加密算法，并且将其当作加密算法来使用，而实际情况却并非这样，因为任何人只要得到Base64编码的内容，便可通过固定的方法，逆向得出编码之前的信息，Base64算法仅仅只是一种编码算法而已。它可以将一组二进制信息编码成可打印的字符，在网络上传输与展现。

public static void main(String[] args) throws Exception {
    String input = "this is a sha-1 test data";
    MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
    byte[] bytes = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));

    BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
    System.out.println("BASE64_HASH:" + base64Encoder.encode(bytes));
}

输出：

BASE64_HASH:wvf8X6fmDzH0neQ58Ji1rcZoMlU=

Base64和16进制编码的区别

Base64编码基于64个可打印字符进行编码，而16进制编码仅基于16个可打印字符进行编码。因此，Base64编码的字符串相对来说要短一些，但是16进制则更加容易阅读和理解。举个例子，一个随机生成的二进制字符串“01010011 01001111 01010011”可以通过Base64编码为“U1vT”，通过16进制编码为“535453”。

在实际应用中，Base64编码一般用于将二进制数据传输给不支持二进制传输的系统，例如邮件系统。而16进制编码则一般用于表示小范围的二进制数据，例如颜色。