SHA-256 Hashing in Java

SHA-256 und SHA3-256 Hashing in Java

1. Überblick

Der SHA (Secure Hash Algorithm) ist eine der beliebtesten kryptografischen Hash-Funktionen. Ein kryptografischer Hash kann verwendet werden, um eine Signatur für einen Text oder eine Datendatei zu erstellen. In diesem Tutorial sehen wir uns an, wie wir SHA-256- und SHA3-256-Hashing-Operationen mit verschiedenen Java-Bibliotheken ausführen können.

DerSHA-256-Algorithmus generiert einen nahezu eindeutigen 256-Bit-Hash (32 Byte) mit fester Größe. Dies ist eine Einwegfunktion, daher kann das Ergebnis nicht auf den ursprünglichen Wert entschlüsselt werden.

Derzeit ist SHA-2-Hashing weit verbreitet, da es als der sicherste Hashing-Algorithmus auf dem Gebiet der Kryptografie gilt.

SHA-3 ist der neueste sichere Hashing-Standard nach SHA-2. Im Vergleich zu SHA-2 bietet SHA-3 einen anderen Ansatz zum Generieren eines eindeutigen Einweg-Hashs und kann bei einigen Hardware-Implementierungen viel schneller sein. Ähnlich wie bei SHA-256 ist SHA3-256 der 256-Bit-Algorithmus mit fester Länge in SHA-3.

NIST hat SHA-3 im Jahr 2015 veröffentlicht, daher gibt es derzeit nicht ganz so viele SHA-3-Bibliotheken wie SHA-2. Erst mit JDK 9 waren SHA-3-Algorithmen in den integrierten Standardanbietern verfügbar.

Beginnen wir jetzt mit SHA-256.

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**2. MessageDigest Klasse in Java**

Java bietet die eingebauteMessageDigest-Klasse für SHA-256-Hashing:

MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
byte[] encodedhash = digest.digest(
  originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

Hier müssen wir jedoch einen benutzerdefinierten Byte-zu-Hex-Konverter verwenden, um den Hash-Wert in hexadezimaler Form zu erhalten:

private static String bytesToHex(byte[] hash) {
    StringBuffer hexString = new StringBuffer();
    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();
}

3. Guavenbibliothek

Die Google Guava-Bibliothek bietet auch eine Dienstprogrammklasse für das Hashing.

Definieren wir zunächst die Abhängigkeit:


    com.google.guava
    guava
    20.0

Hier ist, wie wir Guava verwenden können, um einen String zu hashen:

String sha256hex = Hashing.sha256()
  .hashString(originalString, StandardCharsets.UTF_8)
  .toString();

4. Apache Commons Codecs

Ebenso können wir auch Apache Commons Codecs verwenden:


    commons-codec
    commons-codec
    1.11

Hier ist die Utility-Klasse -DigestUtils genannt -, die SHA-256-Hashing unterstützt:

String sha256hex = DigestUtils.sha256Hex(originalString);

5. Hüpfburg Bibliothek

5.1. Maven-Abhängigkeit


    org.bouncycastle
    bcprov-jdk15on
    1.60

5.2. Hashing mit der Hüpfburgbibliothek

Die Bouncy Castle API bietet eine Utility-Klasse zum Konvertieren von Hex-Daten in Bytes und zurück.

Es ist jedoch erforderlich, zuerst einen Digest mit der integrierten Java-API auszufüllen:

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

Fahren wir nun mit SHA3-256 fort. SHA3-256-Hashing in Java unterscheidet sich nicht wesentlich von SHA-256.

**6.1. MessageDigest Klasse in Java**

Starting from JDK 9 können wir einfach den eingebauten SHA3-256-Algorithmus verwenden:

final MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(SHA3_256);
final byte[] hashbytes = digest.digest(
  originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String sha3_256hex = bytesToHex(hashbytes);

6.2. Apache Commons Codecs

Apache Commons Codecs bietet einen praktischenDigestUtils-Wrapper für dieMessageDigest-Klasse. Diese Bibliothek begann SHA3-256 seit Version1.11 und auchrequires JDK 9+ zu unterstützen:

String sha3_256hex = new DigestUtils(SHA3_256).digestAsHex(originalString);

6.3. Keccak-256

Keccak-256 ist ein weiterer beliebter SHA3-256-Hashing-Algorithmus. Derzeit dient es als Alternative zum Standard SHA3-256. Keccak-256 bietet die gleiche Sicherheitsstufe wie der Standard-SHA3-256 und unterscheidet sich nur in der Auffüllregel von SHA3-256. Es wurde in mehreren Blockchain-Projekten verwendet, z. B.Monoro.

Auch hier müssen wir die Bouncy Castle Library importieren, um Keccak-256-Hashing verwenden zu können:

Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
final MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(KECCAK_256);
final byte[] encodedhash = digest.digest(
  originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String sha3_256hex = bytesToHex(encodedhash);

Wir können auch die Bouncy Castle API verwenden, um das Hashing durchzuführen:

Keccak.Digest256 digest256 = new Keccak.Digest256();
byte[] hashbytes = digest256.digest(
  originalString.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
String sha3_256hex = new String(Hex.encode(hashbytes));

7. Fazit

In diesem kurzen Artikel haben wir einige Möglichkeiten zur Implementierung von SHA-256- und SHA3-256-Hashing in Java vorgestellt, wobei sowohl integrierte Bibliotheken als auch Bibliotheken von Drittanbietern verwendet wurden.

Der Quellcode der obigen Beispiele befindet sich aufGitHub project.

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