密码学,java开发需要掌握

网络安全，信息安全、区块链学科的基础

古代密码学替换法

例如：bee，b替换为w，e替换为p，单词就变为了wpp

单表替换：原文和密文使用的是同一张表

多表替换：多张表，原文和密文对比

例子：

表1：abcde - swtrp，表2：abcde-chfhk，表3：abcde-jftou

原文：bee

密钥：312

密文：b从表3获取，第二个e从表1获取，第三个3e从表2获取，即fpk

移位法

恺撒加密

例如：移动3位，原文：abc，密文：def

频率分析破解

英文频率从高到低 e> t > a

近代密码学

恩尼格玛密码机核心：使用移位法和替换法

被图灵破解了

电影《模仿游戏》

现代密码学散列函数 MD5

MD5信息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value）可以被加以破解，对于需要高度安全性的数据，专家一般建议改用其他算法，如SHA-2。MD5算法无法防止碰撞（collision），因此不适用于安全性认证，如SSL公开密钥认证或是数字签名等

public static void main(String[] args) throws Exception {
    MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
    // 可以使用 DigestUtils.md5Digest("abc".getBytes());
    byte[] digest = md5.digest("123".getBytes());
    System.out.println(digest.length);
    
}

SHA1

SHA-1（英语：Secure Hash Algorithm 1，中文名：安全散列算法1）是一种密码散列函数，美国国家安全局设计，并由美国国家标准技术研究所（NIST）发布为联邦数据处理标准（FIPS）。SHA-1可以生成一个被称为消息摘要的160位（20字节）散列值，散列值通常的呈现形式为40个十六进制数

正式名称为 SHA 的家族第一个成员发布于 1993年。然而人们给它取了一个非正式的名称 SHA-0 以避免与它的后继者混淆。两年之后， SHA-1，第一个 SHA 的后继者发布了。另外还有四种变体，曾经发布以提升输出的范围和变更一些细微设计: SHA-224, SHA-256, SHA-384 和 SHA-512 (这些有时候也被称做 SHA-2)：

public static void main(String[] args) Exception {
        MessageDigest sha1 = MessageDigest.getInstance("SHA1");
        byte[] digest = sha1.digest("123".getBytes());
        System.out.println(digest.length);
}

SHA256

256位

public static void main(String[] args) throws Exception {
    MessageDigest sha256 = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    byte[] digest = sha256.digest("123".getBytes());
    System.out.println(digest.length);
}

SHA512

512位

public static void main(String[] args) throws Exception {
    MessageDigest sha512 = MessageDigest.getInstance("SHA-512");
    byte[] digest = sha512.digest("123".getBytes());
    System.out.println(digest.length);
}

安全性更高的加密方式

HMAC

MAC message authentication code，

HMAC 是 MAC值 + hash值，

下载的软件的md5和官网的md5对比，如果一样，则是安全的，即没有被修改

String input = "琉衣";
String algorithm = "MD5";
MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(algorithm);
byte[] digest = md5.digest();
// 因为ascii是0-127，但是此数组里有负数，解析不出来

String encode = base64.encode(digest);
System.out.println(encode);

// 1B2M2Y8AsgTpgAmY7PhCfg==
// 发现和 网上的在线md5加密，得出的结果不一样，那是因为消息摘要不是使用base64进行编码的，所以我们需要把值转成16进制

转成16进制

要注意，要有补0操作，原因在Integer.toHexString(b)这个语句，如果字节是00001111只得到了F

String s = Integer.toHexString(0x00001111);
System.out.println(s);
// 1111

0xff，表示十六进制的两个f，一个f即1111，所以也就是八位，一个字节

toHexString方法传入的参数是int类型32位，此处传入的是byte类型8位，所以需要在前面补24个0，然后 &ff，与上11111111就是把前面的24个0去掉，只要最后8位，int是由4组byte组成的，并且java中本身就以byte读取

String input = "琉衣";
        String algorithm = "MD5";
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
        byte[] digest = messageDigest.digest(input.getBytes());
        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        for (byte b : digest) {
            String s = Integer.toHexString(b & 0xff);
            if (s.length() == 1){
                s = "0" + s;
            }
            sb.append(s);
        }
        System.out.println(sb.toString());

获取文件信息摘要

import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.base64;

   public static void main(String[] args) throws Exception {
        String sha1 = getDigestFile("D:\study.txt", "SHA1");
        // String sha1 = getDigestFile("D:\study.txt", "SHA-256");
        System.out.println(sha1);
    }
    
 private static String getDigestFile(String filePath, String algorithm) throws Exception {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(filePath);
        int len;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        while ((len = fis.read(bytes)) != -1) {
            baos.write(bytes, 0, len);
        }
        MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
        byte[] digest = messageDigest.digest(baos.toByteArray());
        System.out.println("密文长度: " + digest.length);
        return toHex(digest);

    }

    private static String toHex(byte[] digest) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (byte b : digest) {
            String s = Integer.toHexString(b & 0xff);
            if (s.length() == 1) {
                s = "0" + s;
            }
            stringBuilder.append(s);
        }
        return stringBuilder.toString();
    }

消息认证码

typora ctrl + . 即可中文符号输出

首先A 将加解密的密钥k1和生成消息验证码的密钥k2 都发送给B(安全的方式:比如非对称加密)
A将明文通过k1加密得到密文s，然后将密文和k2通过hash得到消息认证码m
A将s和m一起发送给B，然后B将s和k2通过hash得到m'，m和m'进行比对，一样则，则用k1进行解密

重放攻击

将A发送给B的消息认证码和密文被X截取，但是不做任何修改，而是重新发送，并且是多次。比如A向B借100，但是X发10次给B

预防重放攻击

加随机数
该方法优点是认证双方不需要时间同步，双方记住使用过的随机数，如发现报文中有以前使用过的随机数，就认为是重放攻击。缺点是需要额外保存使用过的随机数，若记录的时间段较长，则保存和查询的开销较大
加时间戳
该方法优点是不用额外保存其他信息。缺点是认证双方需要准确的时间同步，同步越好，受攻击的可能性就越小。但当系统很庞大，跨越的区域较广时，要做到精确的时间同步并不是很容易。
加流水号
就是双方在报文中添加一个逐步递增的整数，只要接收到一个不连续的流水号报文(太大或太小)，就认定有重放威胁。该方法优点是不需要时间同步，保存的信息量比随机数方式小。缺点是一旦攻击者对报文解密成功，就可以获得流水号，从而每次将流水号递增欺骗认证端

在实际中，常将方法(1)和方法(2)组合使用，这样就只需保存某个很短时间段内的所有随机数，而且时间戳的同步也不需要太精确。对付重放攻击除了使用本以上方法外，还可以使用挑战一应答机制和一次性口令机制，而且似乎后面两种方法在实际中使用得更广泛

挑战一应答机制一次性口令机制 DDoS

我开了一家有五十个座位的重庆火锅店，由于用料上等，童叟无欺。平时门庭若市，生意特别红火，而对面二狗家的火锅店却无人问津。二狗为了对付我，想了一个办法，叫了五十个人来我的火锅店坐着却不点菜，让别的客人无法吃饭。

上面这个例子讲的就是典型的 DDoS 攻击，全称是 Distributed Denial of Service，翻译成中文就是分布式拒绝服务。一般来说是指攻击者利用“肉鸡”对目标网站在较短的时间内发起大量请求，大规模消耗目标网站的主机资源，让它无法正常服务。在线游戏、互联网金融等领域是 DDoS 攻击的高发行业

对称加密

加密和解密的方式，使用同一把密钥

假设A手握一把密钥 key1，那么A需要克隆一把相同的密钥 key1’
在第一次通信中，A将报文连同 key1’一起发送给B

例如：需要发送原文3

设置密钥为108，则发送 3 * 108 = 324，发送给对方
对方收到之后，使用304 / 108 = 3得到原文

特点：

机密速度快，可以加密大文件
密文可逆，一旦密钥泄露，会导致数据泄露
加密后编码表找不到对应的字符，出现乱码
一般结合base64使用

核心原理：

流加密：对每一个字母或比特加密，然后组成一起
块加密：对信息流分块，不够可以补位，然后再对每一块分别加密，最后拼到一起

3DES DES

高级加密标准

以64位为分组对数据加密，它的密钥长度64位，实际参与运算56位，加密解密用同一算法

数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准，并授权在非密级政府通信中使用

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
import java.util.Arrays;
import java.util.base64;


public class DES {

    // 算法秘钥，Wrong Key Size，密钥的长度64位
    private static final String DES_KEY = "12345678";
    private static final String ALGORITHM_NAME = "DES";

    public static byte[] encryptDes(byte[] data) {
        try {
            // DES算法要求有一个可信任的随机数源
            DESKeySpec desKey = new DESKeySpec(DES_KEY.getBytes());

            // 创建一个密钥工厂，然后用它把DESKeySpec转换成一个SecretKey对象
            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM_NAME);
            SecretKey key = keyFactory.generateSecret(desKey);

            // 加密对象
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_NAME);
            // 第一个参数是模式：加密，解密
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);

            // 加密
            return cipher.doFinal(data);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("加密错误，错误信息：", e);
        }
    }

    public static byte[] decryptbasedDes(byte[] cryptData) {
        try {
            DESKeySpec desKey = new DESKeySpec(DES_KEY.getBytes());

            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM_NAME);
            SecretKey key = keyFactory.generateSecret(desKey);

            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_NAME);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);

            return cipher.doFinal(cryptData);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("解密错误，错误信息：", e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        String data = "琉衣";

        byte[] result = encryptDes(data.getBytes());
        // 直接打印密文，会出现乱码
        System.out.println(result);
        System.out.println("加密后：" + Arrays.toString(base64.getEncoder().encode(result)));

        byte[] source = decryptbasedDes(result);
        System.err.println("解密后:" + new String(source));
    }
}

AES

密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准

密钥128位

import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.base64;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class T {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String input = "琉衣";
        String key = "0123456789123456";
        String transformation = "AES";
        // 等同于
        // String transformation = "AES/ECB/PKCS5Padding";

        String algorithm = "AES";
        String encryptAES = encryptAES(input, key, transformation, algorithm);
        System.out.println("加密:" + encryptAES);
        String s = decryptAES(encryptAES, key, transformation, algorithm);
        System.out.println("解密:" + s);
    }

    private static String encryptAES(String input, String key, String transformation, String algorithm) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);

        // 加密规则
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sks);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        return base64.encode(bytes);

    }

    private static String decryptAES(String encryptAES, String key, String transformation, String algorithm) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sks);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(base64.decode(encryptAES));
        return new String(bytes);
    }
}

使用CBC加密模式

import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.base64;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class T {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String input = "琉衣";
        String key = "0123456789123456";
        String transformation = "AES/CBC/PKCS5Padding";
        String algorithm = "AES";
        String encryptAES = encryptAES(input, key, transformation, algorithm);
        System.out.println("加密:" + encryptAES);
        String s = decryptAES(encryptAES, key, transformation, algorithm);
        System.out.println("解密:" + s);
    }

    private static String encryptAES(String input, String key, String transformation, String algorithm) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec sks = new SecretKeySpec(key.getBytes(), algorithm);
        
        // 创建iv向量，iv向量，是使用到CBC加密模式
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());
        
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,sks,iv);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        return base64.encode(bytes);
    }
    private static String decryptAES(String encryptAES, String key, String transformation, String algorithm) throws Exception{
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(),algorithm);
        
        // 创建iv向量 //CBC加密模式需要有IV向量
        IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(key.getBytes());
        
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKeySpec,iv);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(base64.decode(encryptAES));
        return new String(bytes);
    }
}
加密:CCEsmebPjdSoUoZ+hMFLJg==
解密:琉衣

加密模式 ECB

Electronic codebook，电子密码本,按照块密码的块大小被分为数个块，并对每个块进行独立加密

优点：可以并行处理数据
缺点：同样的原文生成同样的密文，不能很好保护数据

CBC

Cipher-block chaining，密码块链接，每个明文块先与前一个密文块进行异或后，在进行加密，第一个明文和IV异或再加密

优点：同样的原文生成的密文不一样
缺点：串行处理数据

CTR

…

CFB

…

OFB

…

填充模式

当需要按块处理的数据，数据长度不合符块处理需求时，按照一定的方法填充满块长的规则

NoPadding

不填充
在DES加密算法下, 要求原文长度必须是8byte的整数倍
在AES加密算法下, 要求原文长度必须是16byte的整数倍

PKCS5Padding

数据块的大小为8位，不足就补位

base64

base64是一种用64个字符来表示任意二进制数据的方法，完成了数据在HTTP协议上的传输
它是一种编码方式，而非加密方式
数据编码之后，数据量会变大，变大1/3左右

base64一般用于在HTTP协议下传输二进制数据，由于HTTP协议是文本协议，所以在HTTP协议下传输二进制数据需要将二进制数据转换为字符数据。然而直接转换是不行的。因为网络传输只能传输可打印字符

编码规则

首先将待编码的内容转换成8位二进制，每3个字符为一组
如果编码前的长度是3n+1，编码后的内容最后面补上2个 =，如果编码前的长度是3n+2，内容最后面补上1个 =
再将每一组的二进制内容拆分成6位的二进制，不足6位的后面补足0
每个6进制的数字前面补足0，保证变成8位二进制
将补足后的内容根据base64编码表转换成base64内容输出

（不足四个字符的时候会用 =来补足，下面会说明）

编码前 “hb”

**1.**根据ascii码转换成8位二进制，3个为一组：

  01101000,01100010

**2.**编码前长度是3n+2，所以后面补1个 ‘=’：

  01101000,01100010,=

**3.**拆分成6位二进制，不足6位的在后面补足0，0010补足变成001000：

  011010,000110,001000,=

**4.**每个6进制的数字前面补足0：

  0011010,00000110,00000010,=

**5.**根据base64编码表输出：

  aGI=

The base64 Alphabet

索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符
0	A	17	R	34	i	51	z
1	B	18	S	35	j	52	0
2	C	19	T	36	k	53	1
3	D	20	U	37	l	54	2
4	E	21	V	38	m	55	3
5	F	22	W	39	n	56	4
6	G	23	X	40	o	57	5
7	H	24	Y	41	p	58	6
8	I	25	Z	42	q	59	7
9	J	26	a	43	r	60	8
10	K	27	b	44	s	61	9
11	L	28	c	45	t	62	+
12	M	29	d	46	u	63	/
13	N	30	e	47	v
14	O	31	f	48	w
15	P	32	g	49	x
16	Q	33	h	50	y

public class base64Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 获取编码器
        base64.Encoder encoder = base64.getEncoder();
        byte[] encode = encoder.encode("abc".getBytes());
        System.out.println(new String(encode));

        // 获取解码器
        base64.Decoder decoder = base64.getDecoder();
        byte[] decode = decoder.decode(encode);
        System.out.println(new String(decode));
        
        // 或者使用
        byte[] encode2 = baseUtils.encode("abc".getBytes());
    }
}

base58 一般用在比特币里面的一种编码方式，没有数字0，字母O，大写I，小写i，+，/

非对称加密

假设A手握公钥 key2 和私钥 key2’
首先，A将报文主体连同 key2 一起发送给B
此后，B向A发送的报文都将使用 key2 加密
而被 key2 上锁的报文只有A手上的 key2’ 才能解密

同理：当A想要回复B时，正好相反
此时A就使用B的公钥对数据进行加密
而B就用自己的私钥进行解密

非对称加密可以解决密钥交换问题

也称公钥加密。使用公钥加密的文本只能用私钥解密，使用私钥加密的文本也可以使用公钥解密

公钥不需要具有安全性，因为公钥需要在网络间传输，非对称加密可以解决密钥交换的问题

非对称加密算法，常见的比如RSA、ECC、DH，DSA等

RSA加密算法：RSA加密算法是一种非对称加密算法。在公开密钥加密和电子商业中RSA被广泛使用。RSA是1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的
RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，该算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥，即公钥，而两个大素数组合成私钥。公钥是可发布的供任何人使用，私钥则为自己所有，供解密之用
解密者拥有私钥，并且将由私钥计算生成的公钥发布给加密者。加密都使用公钥进行加密，并将密文发送到解密者，解密者用私钥解密将密文解码为明文。

公钥加密私钥解密

public class T {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String input = "琉衣";
        String algorithm = "RSA";
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        String encode = base64.encode(bytes);
        System.out.println("密文: " + encode);

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] bytes1 = cipher.doFinal(bytes);
        System.out.println("原文: " + new String(bytes1));
    }
}

保存共钥、私钥读取公钥、私钥

package com.example.demo;

import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.base64;
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import javax.crypto.Cipher;
import java.io.File;
import java.nio.charset.Charset;
import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Objects;

public class T {

    private static final String PUBLIC_KEY = "publicKey";
    private static final String PRIVATE_KEY = "privateKey";
    private static final String RSA = "RSA";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String input = "琉衣";
        String algorithm = "RSA";
        generateKeyToFile(algorithm, "D:/a.pub", "D:/a.pri");

        Key key = getKey("D:/a.pub", RSA, PUBLIC_KEY);
        System.out.println(base64.encode(key.getEncoded()));

        Key key1 = getKey("D:/a.pri", RSA, PRIVATE_KEY);
        System.out.println(base64.encode(key1.getEncoded()));
    }

    private static void generateKeyToFile(String algorithm, String publicPath, String privatePath) throws Exception {

        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
        byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
        String encode = base64.encode(privateKeyEncoded);
        String encode1 = base64.encode(publicKeyEncoded);

        // 保存文件
        FileUtils.writeStringToFile(new File(publicPath), encode1, Charset.defaultCharset());
        FileUtils.writeStringToFile(new File(privatePath), encode, Charset.defaultCharset());
    }

    // 读取公钥/私钥
    private static Key getKey(String keyPath, String algorithm, String keyType) throws Exception {
        String s = FileUtils.readFileToString(new File(keyPath), Charset.defaultCharset());

        // 密钥工厂
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);


        if (Objects.equals(keyType, PUBLIC_KEY)) {
            // 密钥规范
            // 此类表示根据 ASN.1 类型 SubjectPublicKeyInfo 进行编码的公用密钥的 ASN.1 编码。X.509 标准中定义的 SubjectPublicKeyInfo 语法
            X509EncodedKeySpec specification = new X509EncodedKeySpec(base64.decode(s));
            return keyFactory.generatePublic(specification);
        }
        // 该类代表私有密钥的ASN.1编码，根据ASN.1类型PrivateKeyInfo进行编码。PrivateKeyInfo语法在PKCS＃8标准中
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(base64.decode(s));
        return keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
    }

    private static String encryptRSA(String algorithm, Key key, String input) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        return base64.encode(bytes);
    }

    private static String decryptRSA(String algorithm, Key key, String encode) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] decode = cipher.doFinal(base64.decode(encode));
        return new String(decode);
    }
}

混合加密

TLS是使用对称加密和非对称加密的混合加密方式来实现的

完整性通过信息摘要算法实现
在交换密钥的环节使用非对称加密，之后的通信则使用对称加密

例如：A手握一对非对称密钥（公钥key3、私钥key3’），B手握一对对称密钥（key4、key4’）

阶段1：交换密钥-使用非对称加密

1、A将公钥 key3 发送给B
2、B将下一阶段加密/解密用的 key4’ 放在报文中，并使用公钥 key3 对报文进行加密
3、A使用私钥 key3’ 解密报文，得到 key4’

阶段2：数据通信-使用对称加密

A和B分别使用 key4’ 和 key4对接收/发送的报文进行解密/加密

一方面，第一阶段的非对称加密保证了对称密钥的安全性
另一方面，第二阶段的对称加密可以提高加密/解密处理的速度，提高数据传输的效率

加密和完整性都搞定之后就差认证了

认证

认证中心 CA（Certificate Authority）是认证中心，全世界具有认证的CA就几家，分别颁布了DV,OV,EV，区别在于可信度，DV是最低的，只是域名级别的可信，EV是最高的，经过了法律和审计的严格核查，可以证明网络拥有者的身份（在浏览器地址会显示出公司的名字，比如Apple，Github的网站）。不同的信任等级的机构一起形成了层级关系

形成证书链，最高的是RCA(root CA)，RSA还会相互给对方签名

可以访问https的网站查看证书的路径，就能看到层级关系

发布认证过的公钥,才能解决公钥的信任问题

根据RSA算法生成公钥和私钥,然后将文件进行hash,得到哈希值.然后将哈希值和私钥解密运算->得到数字签名
公钥，文件，数字签名一起发送给另外一个人,然后使用公钥根据RSA对数字签名通过加密算法得到哈希值,
然后再对文件哈希运算得到哈希值,看是否和上面的哈希值一样
如果被冒充了，
那么该如何确定就是小明发送的呢？这就涉及到了数字证书，小明将公钥和个人身份发送给权威公证的证书颁发机构CA，核实了小明的身份之后，将颁发一个数字证书，该证书包含了小明的身份信息和公钥，就可以保证了
但如何保证数字证书不会被伪造呢？因为CA机构自己也生成一套公钥和私钥，使用私钥对小明的身份和公钥生成数字签名，然后将该数字签名放到小明的数字证书中。每个人的电脑是有安装默认的根证书，根证书记录了可以信赖的CA机构信息及其公钥

通过以上方式就可以确保某一文件被谁签署并且没有被篡改

运行中输入certlm.msc ，打开证书管理器

数字签名代码实现

public class T {

    private static final String PUBLIC_KEY = "publicKey";
    private static final String PRIVATE_KEY = "privateKey";
    private static final String RSA = "RSA";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String input = "琉衣";
        String algorithm = "RSA";
        generateKeyToFile(algorithm, "D:/a.pub", "D:/a.pri");

        Key key = getKey("D:/a.pub", RSA, PUBLIC_KEY);
        System.out.println(base64.encode(key.getEncoded()));

        Key key1 = getKey("D:/a.pri", RSA, PRIVATE_KEY);
        System.out.println(base64.encode(key1.getEncoded()));

        String signaturedData = generateSignature(input, "sha256withrsa", (PrivateKey) key1);
        boolean isTrue = verifySignature(input, "sha256withrsa", (PublicKey)key, signaturedData);
        System.out.println(isTrue);
        
    }

    private static void generateKeyToFile(String algorithm, String publicPath, String privatePath) throws Exception {

        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
        byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
        String encode = base64.encode(privateKeyEncoded);
        String encode1 = base64.encode(publicKeyEncoded);

        // 保存文件
        FileUtils.writeStringToFile(new File(publicPath), encode1, Charset.defaultCharset());
        FileUtils.writeStringToFile(new File(privatePath), encode, Charset.defaultCharset());
    }

    // 读取公钥/私钥
    private static Key getKey(String keyPath, String algorithm, String keyType) throws Exception {
        String s = FileUtils.readFileToString(new File(keyPath), Charset.defaultCharset());

        // 密钥工厂
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);


        if (Objects.equals(keyType, PUBLIC_KEY)) {
            // 密钥规范
            X509EncodedKeySpec specification = new X509EncodedKeySpec(base64.decode(s));
            return keyFactory.generatePublic(specification);
        }
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(base64.decode(s));
        return keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
    }

    // RSA加密
    private static String encryptRSA(String algorithm, Key key, String input) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        return base64.encode(bytes);
    }

    // RSA解密
    private static String decryptRSA(String algorithm, Key key, String encode) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        byte[] decode = cipher.doFinal(base64.decode(encode));
        return new String(decode);
    }

    // 生成签名
    private static String generateSignature(String input, String algorithm, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Signature signature = Signature.getInstance(algorithm);
        // 初始化签名
        signature.initSign(privateKey);
        // 传入原文
        signature.update(input.getBytes());
        // 生成签名
        byte[] sign = signature.sign();
        return base64.encode(sign);
    }

    // 校验签名
    private static boolean verifySignature(String input, String algorithm, PublicKey publicKey, String signaturedData) throws Exception {
        // 获取签名对象
        Signature signature = Signature.getInstance(algorithm);
        // 初始化签名
        signature.initVerify(publicKey);
        // 传入原文
        signature.update(input.getBytes());
        // 校验数据，验证自己活得的签名和传入的签名是否匹配
        return signature.verify(base64.decode(signaturedData));
    }
}

Keytool的使用

撞库

撞库是黑客通过收集互联网已泄露的用户和密码信息，生成对于的字典表，尝试批量登录其他网站后，得到一系列可以登录的用户。因为很多用户在不同网站使用的账号密码大多是相同的，因此黑客可以通过获取用户在A网站的账户从而尝试登录B网站

不要每个网站的密码都设置成一样的

URLENCODE

为什么使用

url发送给服务器，不允许出现空格和特殊字符
url转义其实也只是为了符合url的规范而已。因为在标准的url规范中中文和很多的字符是不允许出现在url中的

除了杠-，下划线_，点 . ，数字，字母之外字符都将被替换成%后跟两位十六进制数

需要转换：

ASCII中，0-31、128这33个字符属于控制字符，32-127这95个字符属于可打印字符，网络传输只能传输这95个字符
一些非ASCII字符
一些保留字符比如 &
不安全的字符，比如空格，会变为+加号

public class UrlEncode {

    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        String encode = URLEncoder.encode("http://xx.cn/中文   , . ? + ",  String.valueOf(StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println(encode);

        String decode = URLDecoder.decode(encode, "UTF-8");
        System.out.println(decode);
    }
}

索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符	索引	对应字符
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密码学,java开发需要掌握

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