Java 暗号化とセキュリティの例の分析
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- 2023-04-26 08:04:061471ブラウズ
一、编码算法
常见的编码有ASCII码、Unicode编码。
字母A的编码是十六进制的0x41,字母B是0x42，以此类推；ASCII只能用于英文编码，最多只能有127个字符。要想对更多的文字进行编码，就需要用占用两个字节的Unicode.而中文的“中”字使用Unicode编码就是0x4e2d，使用UTF-8则需要3个字节编码。
所以，最简单的编码是直接给每个字符指定一个若干字节表示的整数，复杂一点的编码就需要根据已有的编码推算出来。比如UTF-8编码，它是一种不定长编码，但可以从给定字符的Unicode编码推算出来。
1、URL编码
1.1概念
URL编码是浏览器发送给服务器时使用的编码，它通常附加在URL的参数部分，eg
https://www.baidu.com/s?wd=%E6%9D%A8%E9%A2%96
之所以需要URL编码，是因为处于兼容性考虑，很多服务器只识别ASCII字符。但如果URL中包含中文，日文这些非ASCII字符怎么办？URL编码有一套规则：
·如果字符是A~z，a~z, 0~9以及-,_,.,*,则保持不变;
·如果是其他字符，先转换为UTF-8编码，然后对每个字节以%xx表示。
例如:字符"中"的UTF-8编码是0xe4b8ad，因此，它的URL编码是%E4%B8%AD。URL编码总是大写。
1.2代码示例（编码和解码）
对URL中的中文进行编码
package com.yy.demo01;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
String url = "http://www.baidu.com/s?wd=";
String value = "杨颖";
//对URL中的中文进行编码
String result = URLEncoder.encode(value, "utf-8");
System.out.println("URL参数：" + result);
System.out.println("完整网址：" + (url+result));
}
}
对URL中的中文进行解码
package com.yy.demo01;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
//对URL中的中文进行解码
String param = "https://www.baidu.com/s?wd=
%E6%88%91%E6%9C%AC%E5%B0%86%E5%BF%83%E5%90%91%E6%98%8E%E6%9C%88\r\n";
String conent = URLDecoder.decode(param, "utf-8");
System.out.println(conent);
}
}
注意：URL编码是编码算法，不是加密算法。
URL编码目的：把任意文本数据编码为%前缀表示的文本，编码后的文本仅包含A-Z,a-z,0-9,-,_,.,*和%，便于浏览器和服务器处理。
2、Base64编码
2.1基本概念
URL 编码是对字符进行编码，表示成%xx的形式，而Base64编码是对二进制数据进行编码，表示成文本格式。
Base64编码可以把任意长度的二进制数据变为纯文本，并且纯文本内容中且只包含指定字符内容:A~2 .a~z、0~9、+、7、日。它的原理是把3字节的二进制数据按6bit一组，用4个int整数表示，然后查表，把int整数用索引对应到字符，得到的字符串。
6位整数的范围总是e ~63，所以，能用64个字符表示:字符A~z 对应索引e~ 25，字符a~z对应索引26~5
2.2在java中，二进制数据就是byte[ ] 数组、Java标准库提供Base64来对byte[ ]数组进行编码
编码代码示例：使用Base64.getEncoder().encodeToString("xxxx".getBytes())方法进行编码（它返回值为一个字节数组，所以编码内容要转换为字节！）。
package com.yy.demo01;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
String content = "红尘客栈风似刀，骤雨落宿命敲";
String result = Base64.getEncoder().encodeToString(content.getBytes());
System.out.println(result);
}
}
解码内容
使用Base64.getDecoder().decode(str)方法进行解码
package com.yy.demo01;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
String str = "57qi5bCY5a6i5qCI6aOO5Ly85YiA77yM6aqk6Zuo6JC95a6/5ZG95pWy";
byte[] byteArray = Base64.getDecoder().decode(str);
String line = new String(byteArray,"utf-8");
System.out.printf("解码后：" +line);
}
}
2.3、用Base64进行图片的编码和解码
先使用Files.readAllBytes(Paths.get("图片的本地路径"))读取图片的字节数组，然后使用Base64.getEncoder().encodeToString(读取到的图片的字节数组)来进行编码，转化成字符串类型。使用Base64.getDecoder().decode(图片的字符串)解码，Files.write()写入指定路径。
package com.yy.demo01;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Base64;
public class Test03 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//读取图片（字节数组）
byte[] imageByteArray = Files.readAllBytes(Paths.get("C:\\Users\\LENOVO\\Pictures\\Saved Pictures\\QQ图片20220505163951.jpg"));
//将字节数组进行Base64编码，转换成“字符串形式”
String imageDataStr = Base64.getEncoder().encodeToString(imageByteArray);
System.out.println(imageDataStr);
//Base64解码
byte[] imageResultByteArray = Base64.getDecoder().decode(imageDataStr);
Files.write(Paths.get("D:\\1\\3\\难哄.jpg"), imageResultByteArray);
}
}
2.4、从文本文件中读取Mp3文件
package com.yy.demo01;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Base64;
import java.util.List;
public class Test05 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//从文本文件中读取Mp3文件
List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get("C:\\Users\\LENOVO\\Documents\\Tencent Files\\2452845234\\FileRecv\\mojito.txt"));
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for(String ln : lines) {
sb.append(ln);
}
//Base解码
byte[] mp3ArrayBase = Base64.getDecoder().decode(sb.toString());
Files.write(Paths.get("D:\\1\\3\\mojito.mp3"), mp3ArrayBase);
}
}二、常见的哈希算法总结
哈希算法（Hash）又称摘要算法（Digest），它的作业是：对任意一组输入数据进行计算，得到一个固定长度的输出摘要。哈希算法的目的是；为了验证原始数据是否被篡改。
哈希算法最重要的特点就是：
.相同的输入一定得到相同的输出
.不同的输入大概率得到不同的输出
Java字符串的hashCode()就是一个哈希算法输入是任意字符串，输出的是固定的4字节int整数；
"hello".hashCode(); // 0x5e918d2 "hello, java".hashCode(); // 0x7a9d88e8 "hello, bob".hashCode(); // 0xa0dbae2f
哈希碰撞
两个不同的输入得到了相同的输出：
"AaAaAa".hashCode(); // 0x7460e8c0 "BBAaBB".hashCode(); // 0x7460e8c0 "通话".hashCode(); // 0x11ff03 "重地".hashCode(); // 0x11ff03
常用哈希算法：MD
"MD5"算法加密普通字符串
package com.yy.demo02;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
public class Test02 {
public static void main(String[] args) {
String passWord = "hckzfsd1";
//7d18b6dc254c73427481f3083a3669
//7d18b6dc254c734274810f30083a3669
try {
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
digest.update(passWord.getBytes());
byte[] resultByteArray = digest.digest();
StringBuilder result = new StringBuilder();
for(byte bite:resultByteArray) {
result.append(String.format("%02x", bite));
}
System.out.println(result);
System.out.println(result.length());
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
MD5算法加密图片
package com.yy.demo02;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;
public class Test03 {
public static void main(String[] args) {
try {
byte[] imageByteArray = Files.readAllBytes(Paths.get("D:\\1\\3\\周杰伦.jpg"));
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
digest.update(imageByteArray);
byte[] resultByteArray = digest.digest();
System.out.println(Arrays.toString(resultByteArray));
System.out.println(resultByteArray.length);
StringBuilder digestResult = new StringBuilder();
for(byte b : resultByteArray) {
digestResult.append(String.format("%02x", b));
}
System.out.println(digestResult);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
"SHA-1"算法加密普通字符串
package com.yy.demo02;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;
public class Test04 {
public static void main(String[] args) {
String passWord = "wbjxxmy";
String salt = UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5);
System.out.println(salt);
try {
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
digest.update(passWord.getBytes());
digest.update(salt.getBytes());
byte[] resultByteArray = digest.digest();
System.out.println(Arrays.toString(resultByteArray));
System.out.println(resultByteArray.length);
StringBuilder result = new StringBuilder();
for(byte b : resultByteArray) {
result.append(String.format("%02x", b));
}
System.out.println(result);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}"HmacMD5"加密普通字符串
package com.yy.demo02;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;
public class Test06 {
public static void main(String[] args) {
String passWord = "zylsmq";
try {
//1.生成秘钥
//秘钥生成器KeyGenerator
KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("HmacMD5");
//生成秘钥
SecretKey key = keyGen.generateKey();
//获取秘钥key的字节数组（64）
byte[] keyByteArray = key.getEncoded();
System.out.println("秘钥字节数组：" + Arrays.toString(keyByteArray));
System.out.println("秘钥长度：" + keyByteArray.length);
StringBuilder keyByteResult = new StringBuilder();
for(byte b : keyByteArray) {
keyByteResult.append(String.format("%02x", b));
}
System.out.println(keyByteResult);
//2.加密
Mac mac = Mac.getInstance("HmacMD5");
mac.init(key);
//更新原始内容
mac.update(passWord.getBytes());
//加密
byte[] resultByteArray = mac.doFinal();
System.out.println("加密结果：" + resultByteArray.length + "字节");
StringBuilder resultStr = new StringBuilder();
for(byte b : resultByteArray) {
resultStr.append(String.format("%02x", b));
}
System.out.println("加密结果：" + resultStr);
System.out.println("加密结果长度" + resultStr.length());
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
}
}
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