开发中常见的加密方式及应用
开发中常见的加密方式及应用一、base64
简述：Base64是网络上最常见的用于传输8Bit 字节码 的编码方式之一，Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。所有的数据都能被编码为并只用65个字符就能表示的文本文件。( 65字符：A~Z a~z 0~9 + / = )编码后的数据~=编码前数据的4/3，会大1/3左右（图片转化为base64格式会比原图大一些）。
应用：Base64编码是从二进制到字符的过程，可用于在 HTTP 环境下传递较长的标识信息。例如，在Java Persistence系统Hibernate中，就采用了Base64来将一个较长的唯一 标识符 （一般为128-bit的UUID）编码为一个字符串，用作HTTP 表单 和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制 数据编码 为适合放在URL（包括隐藏 表单域 ）中的形式。此时，采用Base64编码具有不可读性，需要解码后才能阅读。
命令行进行Base64编码和解码
编码：base64 123.png -o 123.txt
解码：base64 123.txt -o test.png -D Base64编码的原理
原理：
1)将所有字符转化为ASCII码;
2)将ASCII码转化为8位二进制;
3)将二进制3个归成一组(不足3个在后边补0)共24位，再拆分成4组，每组6位;
4)统一在6位二进制前补两个0凑足8位;
5)将补0后的二进制转为十进制;
6)从Base64编码表获取十进制对应的Base64编码;
Base64编码的说明：
a.转换的时候，将三个byte的数据，先后放入一个24bit的缓冲区中，先来的byte占高位。
b.数据不足3byte的话，于缓冲区中剩下的bit用0补足。然后，每次取出6个bit，按照其值选择查表选择对应的字符作为编码后的输出。
c.不断进行，直到全部输入数据转换完成。
d.如果最后剩下两个输入数据，在编码结果后加1个“=”;
e.如果最后剩下一个输入数据，编码结果后加2个“=”;
f.如果没有剩下任何数据，就什么都不要加，这样才可以保证资料还原的正确性。
二、HASH加密/单向散列函数
简述：Hash算法特别的地方在于它是一种单向算法，用户可以通过Hash算法对目标信息生成一段特定长度（32个字符）的唯一的Hash值，却不能通过这个Hash值重新获得目标信息。对用相同数据，加密之后的密文相同。 常见的Hash算法有MD5和SHA。由于加密结果固定，所以基本上原始的哈希加密已经不再安全，于是衍生出了加盐的方式。加盐：先对原始数据拼接固定的字符串再进行MD5加密。
特点：
1) 加密 后密文的长度是定长(32个字符的密文)的
2)如果明文不一样，那么散列后的结果一定不一样
3)如果明文一样，那么加密后的密文一定一样(对相同数据加密，加密后的密文一样)
4)所有的加密算法是公开的
5)不可以逆推反算(不能根据密文推算出明文)，但是可以暴力 破解 ，碰撞监测
原理：MD5消息摘要算法，属Hash算法一类。MD5算法对输入任意长度的消息进行运行，产生一个128位的消息摘要。
1)数据填充
对消息进行数据填充，使消息的长度对512取模得448，设消息长度为X，即满足X mod 512=448。根据此公式得出需要填充的数据长度。
填充方法：在消息后面进行填充，填充第一位为1，其余为0。
2)添加信息长度
在第一步结果之后再填充上原消息的长度，可用来进行的存储长度为64位。如果消息长度大于264，则只使用其低64位的值，即（消息长度 对264取模）。
在此步骤进行完毕后，最终消息长度就是512的整数倍。
3)数据处理
准备需要用到的数据：
4个常数：A = 0x67452301, B = 0x0EFCDAB89, C = 0x98BADCFE, D = 0x10325476;
4个函数：F(X,Y,Z)=(X & Y) | ((~X) & Z);G(X,Y,Z)=(X & Z) | (Y & (~Z));H(X,Y,Z)=X ^ Y ^ Z;I(X,Y,Z)=Y ^ (X | (~Z));
把消息分以512位为一分组进行处理，每一个分组进行4轮变换，以上面所说4个常数为起始变量进行计算，重新输出4个变量，以这4个变量再进行下一分组的运算，如果已经是最后一个分组，则这4个变量为最后的结果，即MD5值。
三、对称加密
经典算法：
1)DES数据加密标准
DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加密或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密。
DES算法是这样工作的：如Mode为加密，则用Key去把数据Data进行加密， 生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；如Mode为解密，则用Key去把密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。在通信网络的两端，双方约定一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式在公共通信网（如电话网）中传输到通信网络的终点，数据到达目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样，便保证了核心数据（如PIN、MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。
2)3DES使用3个密钥，对消息进行(密钥1·加密)+(密钥2·解密)+(密钥3·加密)
3)AES高级加密标准
如图，加密/解密使用相同的密码，并且是可逆的
四、非对称加密
特点：
1)使用公钥加密，使用私钥解密
2)公钥是公开的，私钥保密
3)加密处理安全，但是性能极差
经典算法RSA:
1)RSA原理
(1)求N，准备两个质数p和q,N = p x q
(2)求L,L是p-1和q-1的最小公倍数。L = lcm(p-1,q-1)
(3)求E，E和L的最大公约数为1(E和L互质)
(4)求D，E x D mode L = 1
五、数字签名
原理以及应用场景:
1)数字签名的应用场景
需要严格验证发送方身份信息情况
2)数字签名原理
(1)客户端处理
对"消息"进行HASH得到"消息摘要"
发送方使用自己的私钥对"消息摘要"加密(数字签名)
把数字签名附着在"报文"的末尾一起发送给接收方
(2)服务端处理
对"消息" HASH得到"报文摘要"
使用公钥对"数字签名"解密
对结果进行匹配
六、数字证书
简单说明:
证书和驾照很相似，里面记有姓名、组织、地址等个人信息，以及属于此人的公钥，并有认证机构施加数字签名,只要看到公钥证书，我们就可以知道认证机构认证该公钥的确属于此人。
数字证书的内容：
1)公钥
2)认证机构的数字签名
证书的生成步骤：
1)生成私钥openssl genrsa -out private.pem 1024
2)创建证书请求openssl req -new -key private.pem -out rsacert.csr
3)生成证书并签名，有效期10年openssl x509 -req -days 3650 -in rsacert.csr -signkey private.pem -out rsacert.crt
4)将PEM格式文件转换成DER格式openssl x509 -outform der -in rsacert.crt -out rsacert.der
5)导出P12文件openssl pkcs12 -export -out p.p12 -inkey private.pem -in rsacert.crt
iOS开发中的注意点：
1)在iOS开发中，不能直接使用PEM格式的证书，因为其内部进行了Base64编码，应该使用的是DER的证书，是二进制格式的；
2)OpenSSL默认生成的都是PEM格式的证书。
七、https
HTTPS和HTTP的区别：
超文本传输协议HTTP协议被用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息。HTTP协议以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息，因此HTTP协议不适合传输一些敏感信息，比如信用卡号、密码等。
为了解决HTTP协议的这一缺陷，需要使用另一种协议：安全套接字层超文本传输协议HTTPS。为了数据传输的安全，HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL协议，SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间的通信加密。
HTTPS和HTTP的区别主要为以下四点：
1)https协议需要到ca申请证书，一般免费证书很少，需要交费。
2)http是 超文本传输协议 ，信息是明文传输，https则是具有 安全性 的 ssl 加密传输协议。
3)http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
4)http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的 网络协议 ，比http协议安全。
5)SSL：Secure Sockets Layer安全套接字层;用数据加密(Encryption)技术，可确保数据在网络上传输过程中不会被截取及窃听。目前一般通用之规格为40 bit之安全标准，美国则已推出128 bit之更高安全标准，但限制出境。只要3.0版本以上之I.E.或Netscape 浏览器 即可支持SSL。目前版本为3.0。SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层：SSL记录协议(SSL Record Protocol)：它建立在可靠的传输协议(如TCP)之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。SSL握手协议(SSL Handshake Protocol)：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。
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