加密算法
概述
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加密算法分为单向加密和双向加密，明文数据通过加密后传输，以确保传输和存储安全
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单向加密()即不可逆的加密方式，就是无法将加密后的数据恢复成原始数据，如：MD5、SHA、BCrypt加密算法
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数字签名
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简单来说就是通过提供可鉴别的数字信息验证自身身份的一种方式，一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，发送者持有的私钥；另一个用于验证(签名)，接受者在接受来自发送者发送的信息验证身份。签名最根本的用途是能够唯一证明发送方的身份，防止中间人共计和跨域身份伪造，因此在很多的认证体系中都会使用到签名算法。
签名和加密的区别
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既然是加密，那肯定是不希望别人知道我的消息，所以只有我才能解密，所以可得出公钥负责加密，私钥负责解密；同理，既然是签名，那肯定是不希望别人冒充我发消息，只有我才能发布这个签名，所以可以得出私钥负责签名，公钥负责验证；
算法介绍
MD5算法
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MD5(Message_Digest_Algorithm-5)是计算机安全领域广泛使用的一种散列函数(hash)，用以提供消息完整性的保护，是一种信息哈希算法，它是不可逆的s
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（1）确定性：哈希的散列值不同，那么哈希的原始输入也就不同。
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（2）不确定性：同一个散列值很有可能对应多个不同的原始输入。称为“哈希碰撞”。
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MD5广泛应用于软件的密码认证和钥匙识别上
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使用md5加密后的验证方式
算法实现
// 定义一个字节数组，用于加密,私密数组
byte[] secretBytes = null;
try {
// 用任意大小的安全单向哈希函数数据，并输出一个固定长度的哈希值
// 实现 MD5 算法的消息摘要对象。
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
// 对字符串进行加密
md.update(input.getBytes());
// 获取加密后的数据
secretBytes = md.digest();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
System.out.println("加密失败");
e.printStackTrace();
}
总结
MD5算法具有以下特点
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MD5 算法的过程分为四步：处理原文，设置初始值，循环加工，拼接结果。
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压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的，一般需要经过处理得到一个32位或者16位字符组。
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容易计算：从原始数据计算出MD5值最容易。
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抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改一个字节，所得到的MD5值都有很大区别。
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弱碰撞性（强抗碰撞性）：一直原数据和其MD5值，想要找到一个具有相同MD5值的数据（伪造数据）是非常困难的（16^16，32^32）。
AES算法
三个关键词：秘钥，加密模式，填充
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AES(Advanced Encryption Standard)是最常见的对称加密算法（微信小程序常用），对称加密算法就是加密和解密用相同的秘钥。
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AES算法是一种典型的对称加密算法，不同于MD5这种摘要算法是不可逆的，AES是可以通过秘钥解密的，一般用于对隐私信息的保密。
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AES加密算法是密码学中的高级加密标准，该算法采用对称分组密码体制，密钥长度最少支持128位（AES128），192位（AES192），256位（AES256）秘钥越长效率越低，保密性越强；分组长度128位，算法应易于各种硬件和软件实现。
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AES加密模式：ECB/CBC/CTR/OFB/CFB 填充：pkcs5padding/pkcs7padding/zeropadding/iso10126/ansix923 数据块：128位/192位/256位 密码：【设置加解密的密码，JAVA中有效密码为16位/24位/32位， 其中24位/32位需要JCE（Java 密码扩展无限制权限策略文件， 每个JDK版本对应一个JCE，百度即可找到）】 偏移量：【iv偏移量，ECB不用设置】 输出：base64/hex 字符集：gb2312/gbk/gb18030/utf8
具体加密解密流程如下：
AES算法加密是会将明文拆分成128bit的数据块，分别进行加密，也就是如果明文长度非128bit的整数倍，则必须出现不满128bit的数据块，此时进行填充。
代码实现
第一次实现原始加密（ECB方式）
// 原始加密解密方式，生成密钥
try {
// 获取 Cipher 密码实例
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
// 初始化 Cipher 实例。设置执行模式以及加密密钥
cipher.init(mode, secretKey);
// 执行加密
result = cipher.doFinal(contentArray);
} catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch ( IllegalBlockSizeException | BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
第二次实现二次加密，本例使用base64加密方式得到输出密文
try {
// 1 获取加密密文字节数组
// pwdHandler()方法是自己定义的一种密码处理方式
byte[] cipherTextBytes = encrypt(clearText.getBytes(CHARACTER), pwdHandler(password));
// 2 对密文字节数组进行BASE64 encoder 得到 BASE6输出的密文
BASE64Encoder base64Encoder = new BASE64Encoder();
String cipherText = base64Encoder.encode(cipherTextBytes);
// 3 返回BASE64输出的密文
return cipherText;
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
注意：加解密必须使用相同的模式和填充方式
说明：AES的处理单位是字节，128位的输入明文分组P和属于密钥K都被分成16字节，生成明文矩阵（即状态矩阵），状态举证通过行变化和列变化最后生成加密的密文（变化和选择的加密方式直接相关）。流程如下：
总结：
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AES主要特性还是：秘钥，加密模式，填充 ，并且加密和解密一定是互逆的（对称加密特性）
RSA算法
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非对称加密特点：只有公钥（对数据进行加密）在网络中传输，私钥（解密）不在网络上传递，所以只要私钥不泄露，通行就是安全的。
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RSA(Rivest、Shamir、Adleman)由三位数学家设计，可以实现非对称加密。RSA是最流行的非对称加密算法之一，也被成为公钥加密，诞生于麻省理工学院。
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RSA加密实现原理：
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第一步：随机找两个素数P和Q，P,Q越大，越安全 n = P*Q;
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第二步：计算n的欧拉函数φ(n)，定义所有小于n的正整数里和n互素的整数的个数。即 φ(n) = φ(P * Q) = φ(P - 1)φ(Q - 1) = (P - 1)(Q - 1);另一个有趣的性质是对于任意小于n且与n互素的正整数a，都有a^φ(n) mod n = 1 ;
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第三步：选择一个小的奇数e，1<e<φ(n)，而且有关系： e 与(p-1)(q-1)互质（增加安全性）,通过选择的e，进行计算得到 d (私钥的一部分) ，d = e^-1 mod (p-1)(q-1)，这里d和e模乘法逆元关系；e*d mod (p-1)(q-1)
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乘法是一种很好的单向函数，而单向函数是加密技术的基础。单向函数就是在一个方向上能顾很容易算出结果，但反向推导则是不切实际的。
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第四步：将（e,φ(n)）作为公钥P，将（d,φ(n)）作为私钥S，并保持私钥S不可见
![RSA]()
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RSA算法的安全性保障来自一个重要的事实，那就是欧拉函数是乘法性质的
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（又称公钥数字签名）是一种类似写在纸上的普通的物理签名，但是使用了公钥加密领域的技术实现，用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，另一个用于验证，但法条中的电子签章与数字签名，代表之意义并不相同，电子签章用以辨识及确认电子文件签署人身份、资格及电子文件真伪者。而数字签名则是以数学算法或其他方式运算对其加密，才形成电子签章，意即使用数字签名才创造出电子签章。---------摘自维基百科
代码实现
初始化密钥
// 实例化秘钥生成器
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
// 初始化秘钥长度，KEY_LENGTH
keyPairGenerator.initialize(KEY_LENGTH);
// 获取秘钥对
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
// 获取RSA公钥
RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
// 获取RSA私钥
RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
// 创建 map 接受数据以及密钥
Map<String, Key> keyMap = new HashMap<String, Key>();
// 将公钥私钥加入
keyMap.put(PUBLIC_KEY,rsaPublicKey);
keyMap.put(PRIVATE_KEY,rsaPrivateKey);
return keyMap;
添加数字签名
// 使用给定的编码密钥(私钥 ASN.1编码)创建一个新的钥匙，钥匙执行PKCS #8标准
// 对数组进行复制，防止后续修改
PKCS8EncodedKeySpec encodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
// 返回一个转换的KeyFactory对象指定算法的公钥/私钥。
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
// 获取私钥
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(encodedKeySpec);
// 使用签名算法实例化Signature签名对象，用于生产和验证数字签名
Signature signature = Signature.getInstance(SIGN_ALGORITHM);
// 使用签名私钥进行初始化
signature.initSign(privateKey);
// 更新需要签名的数据 data数据，待签署数据
signature.update(data.getBytes());
// 进行签名
byte[] signed = signature.sign();
return signed;
公钥验证
// 使用给定的编码密钥(公钥 ASN.1)创建一个新的钥匙，钥匙执行X.509标准
// 对数组进行复制，防止后续修改
X509EncodedKeySpec encodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
// 实例化KeyFactory
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
// 获取签名公钥
PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(encodedKeySpec);
Signature signature = Signature.getInstance(SIGN_ALGORITHM);
// 初始化此对象以进行验证
signature.initVerify(publicKey);
// 更新签名数据
signature.update(data.getBytes());
boolean verified = signature.verify(bytes);
return verified;
说明：
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"对极大整数做因数分解的难度决定了RSA算法的可靠性。换言之，对一极大整数做因数分解愈困难，RSA算法愈可靠。
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假如有人找到一种快速因数分解的算法，那么RSA的可靠性就会极度下降。但找到这样的算法的可能性是非常小的。今天只有短的RSA密钥才可能被暴力破解。到2008年为止，世界上还没有任何可靠的攻击RSA算法的方式。
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只要密钥长度足够长，用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。"
举例：
当前计算机的CPU运算速度是2.4GHZ每秒运算2400，000，000次，也就是十进制的10位，那么采用长度1024位的加密时，1024*1024位，可想而知破解一次密码CPU需要运算多少年。
总结：
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RSA到目前为止依然是最安全的密码之一，被应用在众多的网络通信和交易当中
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RSA还常用语软件注册机当中，作为验证的主要方式，一般会对产生后的密文进行分开文件存储，添加特殊符号等处理作为最终的密码处理方式，但是相对的密文的解释肯定也在某一文件中存在，作为验证方式。
浙公网安备 33010602011771号