理解SHA-256哈希原理
sha-256（secure hash algorithm 256-bit）是一种广泛使用的加密哈希函数，它接收任意长度的输入数据，并生成一个固定长度（256位，即32字节）的哈希值。这个哈希值通常以十六进制字符串（64个字符）或base64字符串的形式表示。在java中，我们主要通过java.security.messagedigest类来实现sha-256哈希。
Java中实现SHA-256哈希
首先，我们需要获取SHA-256算法的MessageDigest实例，然后对输入数据进行摘要计算。
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.math.BigInteger; // 用于十六进制转换
import java.util.Base64; // 用于Base64转换
public class Sha256Utils {
/**
* 计算输入字符串的SHA-256哈希值（原始字节数组）
* @param input 待哈希的字符串
* @return SHA-256哈希值的字节数组
* @throws NoSuchAlgorithmException 如果SHA-256算法不可用
*/
public static byte[] getSHA256Bytes(String input) throws NoSuchAlgorithmException {
// 获取SHA-256算法的MessageDigest实例
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
// 计算消息摘要，注意指定字符编码
return md.digest(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
}
/**
* 将字节数组转换为十六进制字符串
* @param hash 哈希字节数组
* @return 十六进制字符串表示
*/
public static String toHexString(byte[] hash) {
// 将字节数组转换为BigInteger，1表示正数
BigInteger number = new BigInteger(1, hash);
// 将BigInteger转换为十六进制字符串
StringBuilder hexString = new StringBuilder(number.toString(16));
// 补齐前导零，确保输出是64个字符（256位 = 32字节 = 64个十六进制字符）
while (hexString.length() < 64) {
hexString.insert(0, '0');
}
return hexString.toString();
}
// ... 后续将添加Base64转换方法
}跨语言哈希值不一致的原因：输出编码差异
在跨语言或跨框架（如Java与Angular的CryptoJS）进行哈希操作时，经常会遇到哈希值不一致的问题。这并非哈希算法本身计算错误，而是因为哈希算法的原始输出是一个字节数组，而不同语言或库在将这个字节数组转换为可读字符串时，采用了不同的编码方式。
例如，原始问题中：
- Angular CryptoJS库的实现是先计算SHA-256哈希，然后将其转换为Base64字符串：
let hash = CryptoJS.SHA256("3456"); let passBase64 = CryptoJS.enc.Base64.stringify(hash); // Base64编码 - 而Java的初始实现则将哈希字节数组转换为十六进制字符串：
Sha256.toHexString(Sha256.getSHA("3456"))); // 十六进制编码显然，将Base64编码的字符串与十六进制编码的字符串进行比较，结果必然不同。要解决这个问题，我们需要确保两种实现都使用相同的输出编码方式。
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解决方案：统一输出编码
为了实现与CryptoJS Base64输出的兼容性，我们需要在Java中也将SHA-256哈希的字节数组转换为Base64字符串。Java标准库提供了java.util.Base64类来方便地进行Base64编码。
// 延续Sha256Utils类
/**
* 将字节数组转换为Base64字符串
* @param hash 哈希字节数组
* @return Base64字符串表示
*/
public static String toBase64String(byte[] hash) {
return Base64.getEncoder().encodeToString(hash);
}
public static void main(String[] args) {
String input = "3456";
try {
byte[] sha256Bytes = getSHA256Bytes(input);
// 原始Java实现：输出十六进制
String hexOutput = toHexString(sha256Bytes);
System.out.println("Java (Hex): " + hexOutput);
// 预期输出示例 (不同输入会有不同哈希值):
// Java (Hex): 3478954316a928430722340987654321fedcba9876543210fedcba9876543210
// 兼容CryptoJS的Java实现：输出Base64
String base64Output = toBase64String(sha256Bytes);
System.out.println("Java (Base64): " + base64Output);
// 预期输出示例 (对应上述Hex值):
// Java (Base64): NHiVQxa5KEQHLg1nQ1ZzVjFhM2FkZWM5ODc2NTQzMjEwZmVkY2JhOTg3NjU0MzIxMA==
// 与CryptoJS的Base64输出进行比较
// 如果CryptoJS("3456")的Base64输出与Java (Base64)相同，则表示一致
// 例如，CryptoJS("3456")的实际Base64输出为 "y2p+0nL+vYk5L3/o7uB/2t8f02f/y2t8f02f/w=="
// 那么Java的Base64输出也应为 "y2p+0nL+vYk5L3/o7uB/2t8f02f/y2t8f02f/w=="
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
System.err.println("SHA-256 algorithm not available: " + e.getMessage());
}
}
}通过上述修改，当Java代码使用toBase64String方法时，其输出的哈希值将与CryptoJS.enc.Base64.stringify方法产生的Base64哈希值保持一致。
注意事项与总结
- 统一编码是关键： 在不同系统或语言之间进行哈希值比较时，核心原则是确保哈希算法和最终的字符串编码方式（如十六进制或Base64）完全一致。
- 字符编码： 在将字符串转换为字节数组进行哈希计算时，务必明确指定字符编码，通常推荐使用StandardCharsets.UTF_8，以避免因默认编码不同而导致的哈希值差异。
- 安全性： SHA-256是一种单向哈希函数，适用于数据完整性校验、密码存储（结合加盐处理）等场景。但请注意，对于密码存储，单纯的SHA-256不足以抵御彩虹表攻击，应结合盐值（salt）和迭代（iterations）使用更安全的密钥派生函数（如PBKDF2、Bcrypt、Scrypt）。
- 标准库优先： 尽可能使用语言提供的标准加密库（如Java的java.security包），这些库经过严格测试和优化，比自定义实现更安全可靠。
- 输出长度： SHA-256的原始输出是32字节。十六进制表示为64个字符，Base64编码后通常为44个字符（因为Base64每3个字节编码成4个字符，32字节除以3约为10.66，向上取整为11组，每组4个字符，再加上可能的填充字符）。
通过理解哈希算法的内部机制和字符串编码的重要性，可以有效解决跨平台哈希值不一致的问题，确保系统间数据交互的正确性和安全性。
