加密解密笔记

密码技术

原文：或者叫明文，就是被隐藏的文字。
加密法：指隐藏原文的法则。
密文：或者叫伪文，指对原文按照加密法处理过后生成的可公开传递的文字。
密钥：在加密法中起决定性的因素，可能是数字、词汇，也可能是一些字母，或者这些东西的组合。

1. 对称加密算法

对称加密是指加密和解密使用同一个密钥。对称加密只有一个密钥，作为私钥。
具体的算法有：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5、IDEA。常用的有：DES、AES

优点：计算量小、加密速度快
缺点：不太安全，需要保存好密钥，而且，一般会为每个用户准备不同私钥，存储量大。

1.1. ECB 和 CBC

ECB 模式

Electronic Codebook 电码本。将数据按照8个字节一段进行DES加密或解密得到一段段的8个字节的密文或者明文，最后一段不足8个字节（一般补0或者F），按照需求补足8个字节进行计算（并行计算），之后按照顺序将计算所得的数据连在一起即可，各段数据之间互不影响。

CBC 模式

Cipher Block Chaining 密文分组链接模式。

(1) 将数据按照 8 字节分组，得到D1, D2, … , Dn（若数据不是8的整数倍，用指定的PADDING数据补位）
(2) 第一组数据 D1 与初始化向量 I 异或后的结果进行 DES 加密得到第一组密文 C1
(3) 第二组数据 D2 与第一组的加密结果 C1 异或以后的结果进行 DES 加密，得到第二组密文 C2
(4) 之后的数据以此类推，得到Cn
(5) 按顺序连为C1C2C3…Cn即为加密结果。

1.2. DES

分组密码，以 64 位为分组对数据加密，密钥长度是 56 位。穷举法进行搜索，运算次数为 $2^{56}$

代码

php 7.1 之前加密与解密参考这里

php 7.1 之后加密解密 —— openssl

加密与解密

pkcs7Padding 函数

可能在填充字节的过程中遇到。如果是 pkcs5Padding，固定传入 $size = 8 即可

代码参考

php 7.1 之前加密与解密

如果与 Java 系统对接，建议传入 $key 固定为 8 位，保持与 Java 加解密库兼容。

代码参考

php 7.1 之后加密解密 —— openssl

代码参考

function openssl_encrypt(
	string $data,
	string $cipher_algo,
	string $passphrase,
	int $options = 0,
	string $iv = "", 
	&$tag, string $aad = "", 
	int $tag_length = 16
): string|false

参数说明：

参数	说明
$data	数据
$options	OPENSSL_NO_PADDING：需要手动填充，否则不对齐返回 false OPENSSL_RAW_DATA：自动以 pkcs5 填充

Java 加密解密

Java DESKeySpec 需要密码至少 8 字节，如果超过 8 字节，只取前 8 字节。

代码参考

1.2. AES

介绍

AES 是一个高级加密标准（Advanced Encryption Standard）。

AES 按加密方式分为：AES-128、AES-192、AES-256

按加密模式分为：ECB、CBC、CTR、CFB、OCF

对称分组密码体制，分组长度 128 位。这种加密算法是美国联邦政府采用的区块加密标准，AES 标准用来代替原先的 DES。

javax.crypto 包下。

加解密功能由 Cipher 组件提供，

在设置 Cipher 类的时候注意点：
(1) Cipher 在使用时需以参数方式指定 transformation
(2) transformation 格式为 algorithm/mode/padding，其中 algorithm 为必输项，
(3) 缺省的 mode 为 ECB，缺省的 padding 为 PKCS5Padding
(4) 在 block 算法与流加密模式组合时，需在 mode 后面指定每次处理的 bit 数，如 DES/CFB8/NoPadding，如未指定则使用缺省值，SunJCE 缺省值为 64 bits
(5) Cipher 有 4 中操作模式：ENCRYPT_MODE(加密)、DECRYPT_MODE(解密)、WRAP_MODE(导出Key)、UNWRAP_MODE(导入Key)，初始化（init）时需要指定某种操作模式

代码参考

PHP 版本

1.3. Discuz

php 论坛框架 discuz 的加密算法，也兼容过期时间校验。

代码参考

2. 非对称加密算法

加密和解密用的不是同一个密钥。每个用户拥有 2 把钥匙，公钥和私钥。顾名思义，公钥，是可以对外发布的，私钥是自己保存，只有自己知道的。

应用

信息加密和解密 用 A 用户的公钥加密后只能用 A 用户的私钥解密。B 需要告诉 A：请来 X 区域找我。B 使用 A 的公钥进行加密，将密文发送给 A，其他人拿到密文没有 A 私钥是无法知道内容的，只有 A 拿到密文之后使用私钥解密才行。

加签和解签 公钥是用来解密信息的，确保别人知道这条消息是由我发布的，且是完整的。

A 用户通过私钥加密：我是 A，我收到了你的信息。此时，B 通过 A 的公钥解密，确认 A 已经收到了自己的消息。

生成 RSA 密钥对

openssl 命令
1
2
# 1024 密钥长度
openssl genrsa -out key.pem 1024
参数说明

-out 指定生成文件，包含公钥和私钥

参数	说明
-out	指定生成文件，包含公钥和私钥

Java 代码生成

int keySize = 1028;
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(keySize);
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPublic());

PHP 代码生成

$opensslConfigPath = 'D:\wampserver\bin\apache\apache2.4.46\conf\openssl.cnf';
$config = array(
    'digest_alg' => 'sha512',
    'private_key_bits' => 1024,
    'private_key_type' => OPENSSL_KEYTYPE_RSA,
    'config'=> $opensslConfigPath
);
$res = openssl_pkey_new($config); //创建密钥对
openssl_pkey_export($res, $privkey, null, $config); //生成私钥
$pubKey = openssl_pkey_get_details($res)['key']; //生成公钥
print_r($privkey);
print_r($pubKey);

RSA 加密与解密

Java

Java 公钥加密

BigInteger modulus = new BigInteger("", 16);
BigInteger pubExp = new BigInteger("", 16);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
RSAPublicKeySpec pubKeySpec = new RSAPublicKeySpec(modulus, pubExp);
RSAPublicKey key = (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(pubKeySpec);
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
byte[] cipherData = cipher.doFinal("密文".getBytes());

Java 私钥解密

byte[] encrypted = ""; // 密文，需要 base64 解码
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode("非 PEM 格式私钥"));
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] decrptyed = cipher.doFinal(encrypted);
System.out.println(new String(decrptyed));

JavaScript

公钥加密

使用 JSEncrypt 库

1	import { JSEncrypt } from 'jsencrypt/lib/JSEncrypt'

const publicKey = '' // PEM 格式公钥
const origin = '' // 需要加密的数据
const jsEncrypt = new JSEncrypt()
jsEncrypt.setPublicKey(publicKey)
const encrypted = jsEncrypt.encrypt(origin) // 返回的是 base64 编码的结果

私钥解密

const privateKey = '' //
const encrypted = '' // 传递 base64 编码的加密值
const jsEncrypt = new JSEncrypt()
jsEncrypt.setPrivateKey(privateKey)
const decrypted = jsEncrypt.decrypt(msg)

PHP

解密

$encrypted = ''; // 密文，如果有必要需要进行 base64 解码
$decrypted = ''; // 解密之后存放的变量
$private_key = ''; // PEM 格式私钥
openssl_private_decrypt($password, $decrypted, $private_key);

摘要算法

通过对所有数据提取指纹信息以实现数据签名、数据完整性校验等功能。数据摘要算法也被称为哈希算法或散列算法。

具体摘要算法：

CRC8 CRC16 CRC 32

MD2 MD4 MD5

SHA1 SHA256 SHA384 SHA512，SHA（Secure Hash Algorithm）是由美国专门制定密码算法的标准机构——美国国家标准技术研究院制定。

RIPEMD、PANAMA、TIGER、ADLER32

bcrypt

1	$2b$[cost]$[22 character salt][31 character hash]

1
2
3

$2a$10$N9qo8uLOickgx2ZMRZoMyeIjZAgcfl7p92ldGxad68LJZdL17lhWy
\__/\/ \____________________/\_____________________________/
 Alg Cost      Salt                        Hash

$2a$ hash算法的唯一标志

10 代价因子，这里是 2 的 10 次方，

N9qo8uLOickgx2ZMRZoMye 16 字节的 salt经过 base64 编码得到的 22 长度字符

IjZAgcfl7p92ldGxad68LJZdL17lhWy 是 24 个字节的 hash，经过 base64 编码的 31 长度字符

Tags: crpto

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