轉(zhuǎn)載自??什么是加密算法

Java的加密知識(shí)也是Java常見(jiàn)的領(lǐng)域之一，加密技術(shù)的底層確實(shí)很復(fù)雜，運(yùn)用了大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，要弄明白非常復(fù)雜。但是Java語(yǔ)言中運(yùn)用密碼加密工具卻是非常簡(jiǎn)單。我們?cè)贘ava里面運(yùn)用這些加密技術(shù)，只需要把原理和使用場(chǎng)景等搞明白就可以了，具體底層實(shí)現(xiàn)不用研究。

常用的加密算法有對(duì)稱(chēng)加密算法，非對(duì)稱(chēng)加密算法，哈希算法，數(shù)字簽名等幾類(lèi)。? ??

對(duì)稱(chēng)加密顧名思義就是加密和解密是對(duì)稱(chēng)的，加密時(shí)用一個(gè)秘鑰去加密，解密時(shí)用同一個(gè)秘鑰去解密，由信息發(fā)送方和接收方共同約定一個(gè)秘鑰。缺點(diǎn)是風(fēng)險(xiǎn)都在這個(gè)秘鑰上面，一旦被竊取，信息會(huì)暴露。所以安全級(jí)別不夠高。常用對(duì)稱(chēng)加密算法有DES，3DES，AES等。在jdk中也都有封裝。

非對(duì)稱(chēng)加密，顧名思義就是加密與解密的過(guò)程不是對(duì)稱(chēng)的，不是用的同一個(gè)秘鑰。非對(duì)稱(chēng)加密有個(gè)公私鑰對(duì)的概念，也就是有兩把秘鑰，一把是公鑰，一把是私鑰，一對(duì)公私鑰有固定的生成方法，在加密的時(shí)候，用公鑰去加密，接收方再用對(duì)應(yīng)的私鑰去解密。使用時(shí)可以由接收方生成公私鑰對(duì)，然后將公鑰傳給加密方，這樣私鑰不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，沒(méi)有被竊取的風(fēng)險(xiǎn)。比如github底層的ssh協(xié)議就是公私鑰非對(duì)稱(chēng)加密。并且公鑰是可以由私鑰推導(dǎo)出來(lái)的，反過(guò)來(lái)卻不行，由通過(guò)公鑰無(wú)法推導(dǎo)出私鑰。常用算法有RSA，ECC等。ECC也是比特幣底層用的比較多的算法。通過(guò)和對(duì)稱(chēng)加密的對(duì)比，可以看到，非對(duì)稱(chēng)加密解決了秘鑰傳輸中的安全問(wèn)題。

哈希算法，簡(jiǎn)單說(shuō)就是將任意數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換成一個(gè)固定長(zhǎng)度的字符串。通過(guò)哈希后的值幾乎無(wú)法推導(dǎo)出原文。而且兩個(gè)不同的原文哈希后結(jié)果一定不同。常用算法有MD5，SHA256等等。常用場(chǎng)景，md5常用場(chǎng)景是數(shù)據(jù)庫(kù)的密碼存儲(chǔ)。sha256在挖礦中可以用到。

非對(duì)稱(chēng)加密也有一個(gè)問(wèn)題，就是內(nèi)容在發(fā)送前可能被篡改，因?yàn)楣€是有可能被竊取的，所以竊取者完全可以改為發(fā)送別的內(nèi)容。

解決的辦法就是數(shù)字簽名。數(shù)字簽名和非對(duì)稱(chēng)加密是反過(guò)來(lái)的，也是有公私鑰對(duì)，但是是用私鑰簽名，用公鑰去驗(yàn)證簽名。比如發(fā)送方除了發(fā)送用公鑰加密后的密文，還要發(fā)送簽名，簽名內(nèi)容通常是密文哈希后的字符串，接收方首先驗(yàn)證簽名是否正確，如果正確那么密文解密后就是真正需要并且沒(méi)有被篡改過(guò)的內(nèi)容。注意，簽名和非對(duì)稱(chēng)用的是兩對(duì)不同的公私鑰。

上面是對(duì)幾個(gè)加密算法的一個(gè)簡(jiǎn)單講解，除了上面的還有base58等，比特幣底層安全也是依賴(lài)于加密。后面會(huì)一個(gè)一個(gè)介紹要用到的加密算法的介紹和使用，但是僅僅是使用，底層不會(huì)講。

MD5

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于確保信息傳輸完整一致。是計(jì)算機(jī)廣泛使用的雜湊算法之一（又譯摘要算法、哈希算法），主流編程語(yǔ)言普遍已有MD5實(shí)現(xiàn)。將數(shù)據(jù)（如漢字）運(yùn)算為另一固定長(zhǎng)度值，是雜湊算法的基礎(chǔ)原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。

MD5算法具有以下特點(diǎn)：

1、壓縮性：任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，算出的MD5值長(zhǎng)度都是固定的。

2、容易計(jì)算：從原數(shù)據(jù)計(jì)算出MD5值很容易。

3、抗修改性：對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行任何改動(dòng)，哪怕只修改1個(gè)字節(jié)，所得到的MD5值都有很大區(qū)別。

4、強(qiáng)抗碰撞：已知原數(shù)據(jù)和其MD5值，想找到一個(gè)具有相同MD5值的數(shù)據(jù)（即偽造數(shù)據(jù)）是非常困難的。

MD5的作用是讓大容量信息在用數(shù)字簽名軟件簽署私人密鑰前被"壓縮"成一種保密的格式（就是把一個(gè)任意長(zhǎng)度的字節(jié)串變換成一定長(zhǎng)的十六進(jìn)制數(shù)字串）。除了MD5以外，其中比較有名的還有sha-1、RIPEMD以及Haval等。

JDK就自帶了md5加密算法，直接調(diào)用很方便。需要引入一個(gè)類(lèi)：

import java.security.MessageDigest;

首先創(chuàng)建一個(gè)springboot項(xiàng)目，加上一個(gè)web以來(lái)，內(nèi)容如下：

?

SHA256

學(xué)Java的對(duì)哈希算法都不陌生，畢竟每個(gè)類(lèi)都有hashCode方法。

散列算法（Hash Algorithm），又稱(chēng)哈希算法，雜湊算法，是一種從任意文件中創(chuàng)造小的數(shù)字「指紋」的方法。與指紋一樣，散列算法就是一種以較短的信息來(lái)保證文件唯一性的標(biāo)志，這種標(biāo)志與文件的每一個(gè)字節(jié)都相關(guān)，而且難以找到逆向規(guī)律。因此，當(dāng)原有文件發(fā)生改變時(shí)，其標(biāo)志值也會(huì)發(fā)生改變，從而告訴文件使用者當(dāng)前的文件已經(jīng)不是你所需求的文件。

一個(gè)優(yōu)秀的 hash 算法，將能實(shí)現(xiàn)：

正向快速：給定明文和 hash 算法，在有限時(shí)間和有限資源內(nèi)能計(jì)算出 hash 值。

逆向困難：給定（若干） hash 值，在有限時(shí)間內(nèi)很難（基本不可能）逆推出明文。

輸入敏感：原始輸入信息修改一點(diǎn)信息，產(chǎn)生的 hash 值看起來(lái)應(yīng)該都有很大不同。

沖突避免：很難找到兩段內(nèi)容不同的明文，使得它們的 hash 值一致（發(fā)生沖突）。即對(duì)于任意兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊，其hash值相同的可能性極小；對(duì)于一個(gè)給定的數(shù)據(jù)塊，找到和它hash值相同的數(shù)據(jù)塊極為困難。

但在不同的使用場(chǎng)景中，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和安全領(lǐng)域里，其中對(duì)某一些特點(diǎn)會(huì)有所側(cè)重。

安全散列算法（英語(yǔ)：Secure Hash Algorithm，縮寫(xiě)為SHA）是一個(gè)密碼散列函數(shù)家族，是FIPS所認(rèn)證的安全散列算法。能計(jì)算出一個(gè)數(shù)字消息所對(duì)應(yīng)到的，長(zhǎng)度固定的字符串（又稱(chēng)消息摘要）的算法。且若輸入的消息不同，它們對(duì)應(yīng)到不同字符串的機(jī)率很高。

SHA家族的五個(gè)算法，分別是SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512。主要適用于數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)（DigitalSignature Standard DSS）里面定義的數(shù)字簽名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。比特幣里面的就是SHA-256算法。

說(shuō)簡(jiǎn)單一些，就是對(duì)一個(gè)對(duì)象的多個(gè)關(guān)鍵不重復(fù)信息組合起來(lái)，通過(guò)算法生成一個(gè)加密字符串。

繼續(xù)上一個(gè)項(xiàng)目，在對(duì)應(yīng)的包下建一個(gè)工具類(lèi)：

package btcdemo.btcdemo.security;

public class Sha256Utils

引入的加密類(lèi)和md5一樣：

import java.security.MessageDigest;

下面是算法的具體內(nèi)容：

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下面是算法的測(cè)試類(lèi)內(nèi)容：

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運(yùn)行可以看到如下結(jié)果：

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目前目錄結(jié)構(gòu)如下：

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項(xiàng)目代碼：https://github.com/guoyb1990/btc-demo.git

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BASE64&BASE58

Base64是網(wǎng)絡(luò)上最常見(jiàn)的用于傳輸8Bit字節(jié)碼的編碼方式之一，Base64就是一種基于64個(gè)可打印字符來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法。可查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的詳細(xì)規(guī)范。

Base64編碼是從二進(jìn)制到字符的過(guò)程，可用于在HTTP環(huán)境下傳遞較長(zhǎng)的標(biāo)識(shí)信息。例如，在Java Persistence系統(tǒng)Hibernate中，就采用了Base64來(lái)將一個(gè)較長(zhǎng)的唯一標(biāo)識(shí)符（一般為128-bit的UUID）編碼為一個(gè)字符串，用作HTTP表單和HTTP GET URL中的參數(shù)。在其他應(yīng)用程序中，也常常需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼為適合放在URL（包括隱藏表單域）中的形式。此時(shí)，采用Base64編碼具有不可讀性，需要解碼后才能閱讀。

Base64編碼要求把3個(gè)8位字節(jié)（3*8=24）轉(zhuǎn)化為4個(gè)6位的字節(jié)（4*6=24），之后在6位的前面補(bǔ)兩個(gè)0，形成8位一個(gè)字節(jié)的形式。 如果剩下的字符不足3個(gè)字節(jié)，則用0填充，輸出字符使用‘=’，因此編碼后輸出的文本末尾可能會(huì)出現(xiàn)1或2個(gè)‘=’。?

jdk的工具包中就自帶base64的工具類(lèi)，使用base64的方法也非常簡(jiǎn)單，先新建一個(gè)工具類(lèi)：

base64是可逆的，加密解密內(nèi)容如下：

可以看到使用非常簡(jiǎn)單，下面是測(cè)試類(lèi)內(nèi)容：

執(zhí)行測(cè)試方法，結(jié)果如下：

可以看到base64非常簡(jiǎn)單。

base58和base64一樣是一種二進(jìn)制轉(zhuǎn)可視字符串的算法，主要用來(lái)轉(zhuǎn)換大整數(shù)值。區(qū)別是，轉(zhuǎn)換出來(lái)的字符串，去除了幾個(gè)看起來(lái)會(huì)產(chǎn)生歧義的字符，如 0 (零), O (大寫(xiě)字母O), I (大寫(xiě)的字母i) and l (小寫(xiě)的字母L) ，和幾個(gè)影響雙擊選擇的字符，如/, +。結(jié)果字符集正好58個(gè)字符(包括9個(gè)數(shù)字，24個(gè)大寫(xiě)字母，25個(gè)小寫(xiě)字母)。不同的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)中，base58 最后查詢(xún)的字母表可能不同，所以沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn)。

可以看出，base58是base64的一種人性化的版本，是站在使用者的角度考慮的。

新建一個(gè)Base58的工具類(lèi)，目錄結(jié)構(gòu)如下：

工具類(lèi)的大概內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下：

因?yàn)閮?nèi)容過(guò)多，可以通過(guò)下載源碼查看。

下面是測(cè)試代碼：

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運(yùn)行結(jié)果如下：

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可以看到，base58的使用方法是一樣的。

項(xiàng)目代碼：https://github.com/guoyb1990/btc-demo.git

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的什么是加密算法的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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