SHA3 消息摘要

什么是 SHA3？

SHA-3 第三代安全散列算法(Secure Hash Algorithm 3)，之前名为 Keccak（念作/ˈkɛtʃæk/或/kɛtʃɑːk/)）算法，设计者宣称在 Intel Core 2 的 CPU 上面，此算法的性能是 12.5cpb（每字节周期数，cycles per byte）。不过，在硬件实做上面，这个算法比起其他算法明显的快上很多。

JDK

JDK 自带的 MessageDigest 类为应用程序提供信息摘要算法的功能，如 MD5 或 SHA 算法。信息摘要是安全的单向哈希函数，它接收任意大小的数据，并输出固定长度的哈希值。

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实例：使用 JDK 的 MessageDigest 实现 SHA3 消息摘要。

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import java.security.MessageDigest;

public class CryptSha3Demo1 {

    public static void main(String[] args) {
        CryptSha3Demo1 demo = new CryptSha3Demo1();
        byte[] bytes = "hello world".getBytes();
        demo.sha3_224(bytes);
        demo.sha3_256(bytes);
        demo.sha3_384(bytes);
        demo.sha3_512(bytes);
    }

    private void sha(byte[] bytes, String name) {
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(name);
            System.out.println(name + "："
                    + Hex.encodeHexString(digest.digest(bytes)));
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(name + "：" + e.getMessage());
        }
    }

    private void sha3_224(byte[] bytes) {
        sha(bytes, "SHA3-224");
    }

    private void sha3_256(byte[] bytes) {
        sha(bytes, "SHA3-256");
    }

    private void sha3_384(byte[] bytes) {
        sha(bytes, "SHA3-384");
    }

    private void sha3_512(byte[] bytes) {
        sha(bytes, "SHA3-512");
    }

}

输出结果：

SHA3-224：SHA3-224 MessageDigest not available
SHA3-256：SHA3-256 MessageDigest not available
SHA3-384：SHA3-384 MessageDigest not available
SHA3-512：SHA3-512 MessageDigest not available

从上面结果可以看出，JDK 自身并不支持 SHA3 系列的算法。JDK 版本 jdk1.8.0_45，SHA3 至少需要 JDK9+ 版本，运行结果如下：

SHA3-224：dfb7f18c77e928bb56faeb2da27291bd790bc1045cde45f3210bb6c5
SHA3-256：644bcc7e564373040999aac89e7622f3ca71fba1d972fd94a31c3bfbf24e3938
SHA3-384：83bff28dde1b1bf5810071c6643c08e5b05bdb836effd70b403ea8ea0a634dc4997eb1053aa3593f590f9c63630dd90b
SHA3-512：840006653e9ac9e95117a15c915caab81662918e925de9e004f774ff82d7079a40d4d27b1b372657c61d46d470304c88c788b3a4527ad074d1dccbee5dbaa99a

Commons Codec

Apache Commons Codec 提供的 DigestUtils 类用于简化常见 MessageDigest（消息摘要）任务的操作。此类是不可变的并且是线程安全的。

实例1：使用 digest() 方法进行 SHA3 消息摘要算法计算。

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;
import org.apache.commons.codec.digest.MessageDigestAlgorithms;

public class CryptSha3Demo2 {

    public static void main(String[] args) {
        byte[] bytes = "hello world".getBytes();
        // SHA3-224
        digest(bytes, MessageDigestAlgorithms.SHA3_224);

        // SHA3-256
        digest(bytes, MessageDigestAlgorithms.SHA3_256);

        // SHA3-384
        digest(bytes, MessageDigestAlgorithms.SHA3_384);

        // SHA3-512
        digest(bytes, MessageDigestAlgorithms.SHA3_512);
    }

    private static void digest(byte[] bytes, String algName) {
        try {
            DigestUtils digestUtils = new DigestUtils(algName);
            System.out.println(algName + "："
                    + Hex.encodeHexString(digestUtils.digest(bytes)));
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(algName + "：" + e.getMessage());
        }
    }

}

输出结果：

SHA3-224：java.security.NoSuchAlgorithmException: SHA3-224 MessageDigest not available
SHA3-256：java.security.NoSuchAlgorithmException: SHA3-256 MessageDigest not available
SHA3-384：java.security.NoSuchAlgorithmException: SHA3-384 MessageDigest not available
SHA3-512：java.security.NoSuchAlgorithmException: SHA3-512 MessageDigest not available

注意：DigestUtils 内部依然使用 MessageDigest 实现消息摘要，因此 JDK 不支持 SHA3，Apache Commons Codec 同样也不支持；你需要将 JDK 版本调整到 JDK9+，运行结果如下：

SHA3-224：dfb7f18c77e928bb56faeb2da27291bd790bc1045cde45f3210bb6c5
SHA3-256：644bcc7e564373040999aac89e7622f3ca71fba1d972fd94a31c3bfbf24e3938
SHA3-384：83bff28dde1b1bf5810071c6643c08e5b05bdb836effd70b403ea8ea0a634dc4997eb1053aa3593f590f9c63630dd90b
SHA3-512：840006653e9ac9e95117a15c915caab81662918e925de9e004f774ff82d7079a40d4d27b1b372657c61d46d470304c88c788b3a4527ad074d1dccbee5dbaa99a

注意：更多关于 DigestUtils 的用法，请参考官网API：

http://commons.apache.org/proper/commons-codec/apidocs/index.html