1. 概述
SHA(安全哈希算法)是流行的加密哈希函数之一，加密哈希可用于为文本或数据文件制作签名。
在本教程中，让我们看看如何使用各种Java库执行SHA-256和SHA3-256哈希操作。
SHA-256算法生成几乎唯一的、固定大小的256位(32字节)哈希。这是一个单向函数，因此无法将结果解密回原始值。
目前，SHA-2哈希被广泛使用，因为它被认为是密码学领域中最安全的哈希算法。
SHA-3是继SHA-2之后最新的安全哈希标准。与SHA-2相比，SHA-3提供了一种不同的方法来生成唯一的单向哈希，并且在某些硬件实现上速度更快。SHA3-256与SHA-256类似，是SHA-3中的256位定长算法。
NIST于2015年发布了SHA-3，因此目前SHA-3库的数量不如SHA-2。直到JDK 9，SHA-3算法才在内置的默认提供程序中可用。
现在让我们从SHA-256开始。
2. Java中的MessageDigest类
Java为SHA-256哈希提供了内置的MessageDigest类：
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
byte[] encodedhash = digest.digest(originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
但是，这里我们必须使用自定义字节到十六进制转换器来获取十六进制的哈希值：
private static String bytesToHex(byte[] hash) {
StringBuilder hexString = new StringBuilder(2 * hash.length);
for (int i = 0; i < hash.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(0xff & hash[i]);
if(hex.length() == 1) {
hexString.append('0');
}
hexString.append(hex);
}
return hexString.toString();
}
我们需要知道MessageDigest不是线程安全的。因此，我们应该为每个线程使用一个新实例。
3. Guava库
Google Guava库还提供了一个用于哈希的实用程序类。
首先，让我们定义依赖项：
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>31.0.1-jre</version>
</dependency>
接下来，我们可以使用Guava对字符串进行哈希处理：
String sha256hex = Hashing.sha256()
.hashString(originalString, StandardCharsets.UTF_8)
.toString();
4. Apache Commons Codecs
同样，我们也可以使用Apache Commons Codecs：
<dependency>
<groupId>commons-codec</groupId>
<artifactId>commons-codec</artifactId>
<version>1.11</version>
</dependency>
这是支持SHA-256哈希的实用程序类-称为DigestUtils：
String sha256hex = DigestUtils.sha256Hex(originalString);
5. Bouncy Castle库
5.1 Maven依赖
<dependency>
<groupId>org.bouncycastle</groupId>
<artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
<version>1.60</version>
</dependency>
5.2 使用Bouncy Castle库进行哈希
Bouncy Castle API提供了一个实用程序类，用于将十六进制数据转换为字节，然后再转换回来。
但是，我们需要先使用内置的Java API填充摘要：
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
byte[] hash = digest.digest(originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String sha256hex = new String(Hex.encode(hash));
6. SHA3-256
现在让我们继续使用SHA3-256，Java中的SHA3-256哈希与SHA-256没有什么不同。
6.1 Java中的MessageDigest类
从JDK 9开始，我们可以简单地使用内置的SHA3-256算法：
final MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA3-256");
final byte[] hashbytes = digest.digest(originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String sha3Hex = bytesToHex(hashbytes);
6.2 Apache Commons Codecs
Apache Commons Codecs为MessageDigest类提供了一个方便的DigestUtils包装器。
这个库从1.11版本开始支持SHA3-256，并且它也需要JDK 9+：
String sha3Hex = new DigestUtils("SHA3-256").digestAsHex(originalString);
6.3 Keccak-256
Keccak-256是另一种流行的SHA3-256哈希算法。目前，它作为标准SHA3-256的替代品。Keccak-256提供与标准SHA3-256相同的安全级别，它与SHA3-256的区别仅在于填充规则。它已被用于多个区块链项目，例如Monero。
同样，我们需要导入Bouncy Castle库以使用Keccak-256哈希：
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
final MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("Keccak-256");
final byte[] encodedhash = digest.digest(originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String sha3Hex = bytesToHex(encodedhash);
我们还可以使用Bouncy Castle API来进行哈希：
Keccak.Digest256 digest256 = new Keccak.Digest256();
byte[] hashbytes = digest256.digest(originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String sha3Hex = new String(Hex.encode(hashbytes));
7. 总结
在这篇简短的文章中，我们介绍了使用内置库和第三方库在Java中实现SHA-256和SHA3-256哈希的几种方法。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
Post Directory
