Android 中 SHA1 哈希实现的问题

Question

我有两个用于计算 SHA1 的小片段。

一个非常快但似乎不正确，另一个非常慢但正确。
我认为 FileInputStream 转换为 ByteArrayInputStream 是问题所在。

快速版本：

MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");
FileInputStream fis = new FileInputStream("path/to/file.exe");
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream =
    new ByteArrayInputStream(fis.toString().getBytes());
DigestInputStream dis = new DigestInputStream(byteArrayInputStream, md);
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();

int ch;
while ((ch = dis.read()) != -1) {
    byteArrayOutputStream.write(ch);
}

byte[] newInput = byteArrayOutputStream.toByteArray();
System.out.println("in digest : " +
    byteArray2Hex(dis.getMessageDigest().digest()));

byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
DigestOutputStream digestOutputStream =
    new DigestOutputStream(byteArrayOutputStream, md);
digestOutputStream.write(newInput);

System.out.println("out digest: " +
    byteArray2Hex(digestOutputStream.getMessageDigest().digest()));
System.out.println("length: " + 
    new String(
        byteArray2Hex(digestOutputStream.getMessageDigest().digest())).length());

digestOutputStream.close();
byteArrayOutputStream.close();
dis.close();

慢速版本：

MessageDigest algorithm = MessageDigest.getInstance("SHA1");
FileInputStream fis = new FileInputStream("path/to/file.exe");
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
DigestInputStream   dis = new DigestInputStream(bis, algorithm);

// read the file and update the hash calculation
while (dis.read() != -1);

 // get the hash value as byte array
byte[] hash = algorithm.digest();

转换方法：

private static String byteArray2Hex(byte[] hash) {
    Formatter formatter = new Formatter();
    for (byte b : hash) {
        formatter.format("%02x", b);
    }
    return formatter.toString();
}

我希望有另一种可能让它运行，因为我需要性能。

Answer 1

我使用了高性能 C++ 实现，并通过 JNI 加载它。
欲了解更多详情，请写评论。

编辑：
JNI 的要求是 Android NDK。对于 Windows，还需要 cygwin 或类似的东西。
如果您决定使用 cygwin，我会给您一些如何让它与 NDK 一起工作的小说明：

1. 从 cygwin 下载 setup.exe 并执行它。
2. 单击下一步并选择从互联网安装并单击下一步进行确认。
3. 接下来的两个步骤根据需要调整设置，并一如既往地单击下一步。
4. 选择您的互联网连接以及与最后阶段相同的过程。
5. 下载页面会吸引眼球，选择它或仅选择您所在国家/地区的下载页面。没什么可说的了。
6. 我们需要make 和gcc-g++ 包。您可以使用左上角的搜索找到它们，单击跳过直到显示版本并选择第一个字段。做我们在选择后一直做的事情。
7. 您将得到信息，表明存在必须解决的依赖关系。通常不需要自己做并确认。
8. 下载和安装开始。
9. 如果需要，您可以创建快捷方式，否则单击特殊的完成。
10. 下载 zip 文件并将 NDK 解压到不包含空格的路径。
11. 你现在就可以开始cygwin了。
12. 导航到 NDK。路径/cydrive为您提供了cd /cygdrive/d导航到带有字母D的驱动器的所有可用驱动器。
13. 在 NDK 的根文件夹中，您可以使用 ./ndk-build 执行文件 ndk-build。应该会出现类似 Android NDK: Could not find application project directory! 的错误。
    您必须在 Android 项目中导航才能执行该命令。那么让我们从一个项目开始吧。

在我们开始项目之前，请先搜索哈希算法的 C/C++ 实现。我从这个网站 CSHA1 获取了代码。
您应该根据您的要求编辑源代码。

现在我们可以从 JNI 开始。
您在 Android 项目中创建一个名为 jni 的文件夹。它也包含所有本机源文件和 Android.mk（稍后会详细介绍该文件）。
将下载的（和编辑的）源文件复制到该文件夹​​中。

我的 java 包名为 de.ddbw.file.sha1，因此我将源文件命名为类似的名称，以便轻松找到它们。

Android.mk：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_LDLIBS := -llog

# How the lib is called?
LOCAL_MODULE    := SHA1Calc
# Which is your main SOURCE(!) file?
LOCAL_SRC_FILES := de_dhbw_file_sha1_SHA1Calc.cpp

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Java 代码：
我将 AsyncTask 与 ProgressDialog 一起使用，为用户提供有关操作的一些反馈。

package de.dhbw.file.sha1;

// TODO: Add imports

public class SHA1HashFileAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
    // [...]

    static {
        // loads a native library
        System.loadLibrary("SHA1Calc");
    }

    // [...]

    // native is the indicator for native written methods
    protected native void calcFileSha1(String filePath);

    protected native int getProgress();

    protected native void unlockMutex();

    protected native String getHash();

    // [...]
}

本机代码 (C++)：

记住访问本机代码内的变量或使用线程的其他方式需要同步，否则很快就会出现分段错误！

对于 JNI 使用，您必须添加#include。

对于日志记录，插入以下内容：#include。
现在您可以使用 __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, DEBUG_TAG, "Version [%s]", "19"); 进行日志记录。
第一个参数是消息类型，第二个参数是引发库。
您可以看到我的代码中有一个版本号。这非常有帮助，因为有时 apk 构建器不使用新的本机库。如果在线版本错误，则可以大大缩短故障排除时间。

本机代码中的命名约定有点疯狂：Java_[包名称]_[类名称]_[方法名称]。

第一个参数始终给出，但根据应用程序，您应该区分：

• func(JNIEnv * env, jobject jobj) -> JNI调用是一个实例方法
• func(JNIEnv * env, jclass jclazz) -> JNI 调用是静态方法

方法的标头 calcFileSha1(...):
JNIEXPORT void JNICALL Java_de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_calcFileSha1(JNIEnv * env, jobject jobj, jstring file)

JDK 提供二进制文件 javah.exe，它生成本机代码的头文件。使用方法非常简单，只需用完全限定类调用即可：
javah de.dhbw.file.sha1.SHA1HashFileAsyncTask

在我的例子中，我必须额外提供 bootclasspath，因为我使用 Android 类：
javah -bootclasspathde.dhbw.file.sha1.SHA1HashFileAsyncTask

这将是生成的文件：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask */

#ifndef _Included_de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask
#define _Included_de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#undef de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_ERROR_CODE
#define de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_ERROR_CODE -1L
#undef de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_PROGRESS_CODE
#define de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_PROGRESS_CODE 1L
/*
 * Class:     de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask
 * Method:    calcFileSha1
 * Signature: (Ljava/lang/String;)V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_calcFileSha1
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

/*
 * Class:     de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask
 * Method:    getProgress
 * Signature: ()I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_getProgress
  (JNIEnv *, jobject);

/*
 * Class:     de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask
 * Method:    unlockMutex
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_unlockMutex
  (JNIEnv *, jobject);

/*
 * Class:     de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask
 * Method:    getHash
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_de_dhbw_file_sha1_SHA1HashFileAsyncTask_getHash
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

您可以更改该文件，恕不另行通知。但不要再使用 javah！

类和方法
要获取类实例，您可以使用jclass clz = callEnv->FindClass(CALL_CLASS);。在本例中，CALL_CLASS 是类 de/dhbw/file/sha1/SHA1HashFileAsyncTask 的完全限定路径。

要查找方法，您需要 JNIEnv 和该类的实例：
jmethodID midSet = callEnv->GetMethodID(callClass, "setFileSize", "(J)V");
第一个参数是类的实例，第二个参数是方法的名称，第三个参数是方法的签名。
您可以通过 JDK 给定的二进制文件 javap.exe 获得签名。只需使用类 fe javap -s de.dhbw.file.sha1.SHA1HashFileAsyncTask 的完整限定路径来调用它。
您将得到如下结果：

Compiled from "SHA1HashFileAsyncTask.java"
public class de.dhbw.file.sha1.SHA1HashFileAsyncTask extends android.os.AsyncTas
k<java.lang.String, java.lang.Integer, java.lang.String> {
  [...]
  static {};
    Signature: ()V

  public de.dhbw.file.sha1.SHA1HashFileAsyncTask(android.content.Context, de.dhb
w.file.sha1.SHA1HashFileAsyncTask$SHA1AsyncTaskListener);
    Signature: (Landroid/content/Context;Lde/dhbw/file/sha1/SHA1HashFileAsyncTas
k$SHA1AsyncTaskListener;)V

  protected native void calcFileSha1(java.lang.String);
    Signature: (Ljava/lang/String;)V

  protected native int getProgress();
    Signature: ()I

  protected native void unlockMutex();
    Signature: ()V

  protected native java.lang.String getHash();
    Signature: ()Ljava/lang/String;

  [...]

  public void setFileSize(long);
    Signature: (J)V

  [...]
}

如果找到该方法，则变量不等于 0。
调用该方法非常简单：

callEnv->CallVoidMethod(callObj, midSet, size);

第一个参数是“main”方法中给定的作业，我认为其他参数很清楚。

请记住，您可以从本机代码调用类的私有方法，因为本机代码是其中的一部分！

字符串
给定的字符串将使用以下代码进行转换：

jboolean jbol;
const char *fileName = env->GetStringUTFChars(file, &jbol);

另一种方式：

TCHAR* szReport = new TCHAR;
jstring result = callEnv->NewStringUTF(szReport);

它可以是每个 char* 变量。

例外
可以用JNIEnv抛出：

callEnv->ThrowNew(callEnv->FindClass("java/lang/Exception"), 
    "Hash generation failed");

您还可以检查JNIEnv是否也发生异常：

if (callEnv->ExceptionOccurred()) {
    callEnv->ExceptionDescribe();
    callEnv->ExceptionClear();
}

规范

• Java 本机接口规范

构建/清理

构建
创建所有文件并填充内容后，我们就可以构建它了。
打开 cygwin，导航到项目根目录并从那里执行位于 NDK 根目录中的 ndk-build。
这将启动编译，如果成功，您将得到如下输出：

$ /cygdrive/d/android-ndk-r5c/ndk-build
Compile++ thumb  : SHA1Calc <= SHA1Calc.cpp
SharedLibrary  : libSHA1Calc.so
Install        : libSHA1Calc.so => libs/armeabi/libSHA1Calc.so

如果有任何错误，您将从编译器获得典型输出。

干净
打开 cygwin，切换到 Android 项目并执行命令 /cygdrive/d/android-ndk-r5c/ndk-build clean。

构建apk
构建本机库后，您可以构建项目。我发现干净，使用 Eclipse 功能清理项目是有利的。

调试
Java 代码的调试与以前没有什么不同。
C++代码的调试将在下次进行。

Answer 2

这样做：

MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");
InputStream in = new FileInputStream("hereyourinputfilename");
byte[] buf = new byte[8192];
for (;;) {
    int len = in.read(buf);
    if (len < 0)
        break;
    md.update(buf, 0, len);
}
in.close();
byte[] hash = md.digest();

性能来自于按块处理数据。此处的 8 kB 缓冲区应该足够块化。您不必使用 BufferedInputStream ，因为 8 kB 缓冲区也可用作 I/O 缓冲区。

Answer 3

快速的快速且不正确的原因是（我认为）它没有对文件内容进行哈希处理！

FileInputStream fis = new FileInputStream("C:/Users/Ich/Downloads/srware_iron.exe");
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = 
        new ByteArrayInputStream(fis.toString().getBytes());

fis.toString() 调用不会读取文件的内容。相反，它会为您提供一个字符串（我怀疑）看起来像这样：

"java.io.FileInputStream@xxxxxxxx"

然后您将继续计算 SHA1 哈希值。 FileInputStream 及其超类不会覆盖 Object::toString ...

---

将 InputStream 的全部内容读取到 byte[] 的简单方法> 是使用 Apache Commons I/O 帮助器方法 - IOUtils .toByteArray(InputStream)。

Answer 4

    public void computeSHAHash(String path)// path to your file
    {
            String SHAHash = null;
    try 
    {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA1");
        InputStream in = new FileInputStream(path);
        byte[] buf = new byte[8192];
        int len = -1;
        while((len = in.read(buf)) > 0) 
        {
            md.update(buf, 0, len);
        }
        in.close();
        byte[] data = md.digest();
        try 
        {
           SHAHash = convertToHex(data);
        } 
        catch (IOException e) 
        {
           // TODO Auto-generated catch block
           e.printStackTrace();
        }
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    } catch (FileNotFoundException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
      Toast.makeToast(getApplicationContext(),"Generated Hash ="+SHAHash,Toast.LENGTH_SHORT).show();  

   }
 private static String convertToHex(byte[] data) throws java.io.IOException
{
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    String hex = null;

    hex = Base64.encodeToString(data, 0, data.length, NO_OPTIONS);

    sb.append(hex);

    return sb.toString();
}