网络安全--加密入门
1.加密起源，凯撒密码的原理和破解方式。
2.对称加密的原理和破解方式。
3.DEA和AES两种加密算法的加密原理和应用。
4.Base64编码在加密过程中的使用。
凯撒密码
古时候两军对垒为了防止敌方截获信息导致信息泄露，从而进行数据加密，就算敌军截获后无法解密就无法获取信息。
明文：就是原始信息。
密文：（经过加密算法混淆之后的信息）。
密匙：加密与解密算法的参数，直接影响对明文进行变换的结果。
加密算法：以密匙位参数，对明文进行多种置换和转换的规则和步骤，变换结果为密文。
解密算法：加密算法的逆转换，以密文为输入，密匙位参数，变换后的结果为明文。
public class CaesarDemo {public static void main(String[] args) {//1、明文：原始洗信息String clearText = "我是傻狍子";//加密规则：将字谜按照字母表的顺序向右移动3位int key =3;//2、密文：通过加密算法将明文混淆之后的信息String cipher =encrypt(clearText,2);System.out.print("加密后的内容："+cipher);//解密String dncrypt = dncrypt(cipher,2);System.out.print("解密后的内容："+dncrypt);}/*** 加密* @param clearText 明文* @param key 加密规则* @return*/private static String encrypt(String clearText,int key) {char[] charArray = clearText.toCharArray();for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {//在ASCII码表 向右移动三位//char c = (char) (charArray[i]+3);//加密替换//charArray[i]=c;//将以上代码简化得：charArray[i]+=3;}return new String(charArray);}/*** 解密* @param cipherText 密文* @param key 解密规则* @return */private static String dncrypt(String cipherText, int key) {char[] charArray = cipherText.toCharArray();for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {charArray[i]-=3;}return new String(charArray);}
}
频率分析法：可以通过一段程序，来检测一篇文章中每个字母出现的次数，将得到的频率和上图（英文中常用字母进行匹配）那么久有可能得知其加密算法。
解密流程：
1、统计密文里出现次数最多的字符，比如说出现次数最多的是 ‘h’。
2、计算字符‘h’到‘e’的偏移量，值为3，则表示原文偏移了3个位置。
3、将密文所有字符恢复偏移3个位置。
注意点：
1、统计密文里出现次数最多的字符时，需多统计几个备选，因为最多可能是空格或者是其他字符。
2、短文可能严重偏离标准频率，假如文章少于100个字母，那么对它的解密就会比较困难，而且不是所有的文章都使用表中频度。
对称加密
加密和解密都使用同一把秘钥，这种加密方法被称为对称加密，也称为单秘钥加密。
简单理解为：加密解密都是同一把钥匙。
凯撒密码就属于对称加密，他的字符偏移量即为秘钥。
基于“对称秘钥”的加密算法主要有DES算法，3DES算法，AES算法，Blowish算法，
RC5算法和IDEA算法等等，这里介绍DES算法和AES算法。
对称密码常用的数学运算：
移位和循环：
位移就是讲一段代码按照规定的位数整体性地左移或者右移，循环右移就是当右移时，把数码的最后的位移到数码的最前面，循环左移相反。
例如，对十进制数码12345678循环右移1位（十进制）的结果为81234567， 而循环左移1位的结果为23456781。
置换
就是将数码中的某一位的值更具置换表的规定，用另外一位代替，它不像移位操作那样整齐有序，看上去杂乱无章，这正是加密所需，被经常使用。
扩展
就是将一段代码扩展成比原来位数更长的数码。扩展方法有多种，例如，可以用置换的方法，以扩展置换表来规定扩展后的数码每一位的替代值。
压缩
就是将一段数码压缩成比原来更短的数码，压缩的方法有多种，例如，也可以用置换的方法，以表来规定压缩后的数码每一位的替代值。
异或
这是一种二进制布尔代数运算。异或的数学符号为：? 来源：基本门电路中的符号。
1?1=0,
0?0=0,
1? 0=1,
0?1=1.
简单来说就是 同则false异则true。
迭代
迭代就是多次重复相同的运算，这在密码算法中经常使用，以使得形成的密文更加难以破解。
总结：这些运算主要是对比特位进行操作，器共同目的就是把被加密的明文数码尽可能深的打乱，从而加大破译难度。
DES 算法（用596位密钥加密64位明文）
DES 是Data Encryption Standard（数据加密标准）的缩写，它是由IBM公司研制的一种对称密码算法，美国国家标准局于1977年公布把它作为非机要部门使用的数据加密标准，四十年来它一直活跃在国际保密通信的舞台上，扮演了十分重要的角色。
DES 是一个分组加密算法，典型的DES以64位位分组对称加密，加密和解密用的是同一个算法。它的秘钥长度是56位（因为每个第8位都用作基偶校验），密钥可以是任意的56位的数，其保密性依赖于密钥。
DES 加密的算法框架大致如下：
首先要生成一套加密密钥，从用户处取得一个64位长的 密码口令，然后通过等分，位移，选取，和迭代形成一套16个
加密密钥，分别供每一轮运算中使用。
DES 对64位（bit）的明文分组M 进行操作，M经过一个初始置换IP，置换成M0,将M0明文分成左半部分和右半部分，各32位长。
然后进行16轮完全相同的运算（迭代），在每一轮运算过程中数据与相应的秘钥结合。
经过16轮迭代之后，左、右半部分何在一起经过一个末置换（数据整理），这样就完成了加密过程
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.Key;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;public class DesDemo {public static void main(String[] args) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {/*** 1 明文 2 提供原始密钥：长度64位，8个字节* */String clearText = "我是傻子";String origninKey = "12345678";String cipherText = desEncript(clearText, origninKey);System.out.println(cipherText);}/*** 用DES 算法进行加密(就是通过对比特位进行一些数学运算)* * @param clearText* @param origninKey* @return* @throws NoSuchPaddingException： 填充异常（工具模式和填充模式）* @throws NoSuchAlgorithmException：没有此算法异常* @throws InvalidKeyException 无效的密钥异常* @throws BadPaddingException * @throws IllegalBlockSizeException */private static String desEncript(String clearText, String origninKey) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {//1、 获取算法工具类Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");//2、 对工具类对象进行初始化// mode： 加密/解密模式// key : 对原始密钥处理之后的秘钥SecretKeySpec key = getKey(origninKey);cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);//3、用加密工具类对象对明文进行加密byte[] doFinal = cipher.doFinal(clearText.getBytes());return new String(doFinal);}private static SecretKeySpec getKey(String origninKey) {//用给定的字符数组构造一个密钥。SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(origninKey.getBytes(), "DES"); return secretKeySpec;}}
DES加密后导致乱码：
Base64 编码表
修改后的代码（应用了base64 的加解密）
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.Key;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;public class DesDemo {public static void main(String[] args) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException,IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {/*** 1 明文 2 提供原始密钥：长度64位，8个字节* */String clearText = "我是傻子";String origninKey = "12345678";String cipherText = desEncript(clearText, origninKey);System.out.println("DES加密后的值："+cipherText);String clearText2 = desDecript(cipherText, origninKey); // 解密后的明文System.out.println("DES解密密后的值："+clearText2);}/*** 用DES 算法进行解密* * @param cipherText* @param origninKey* @return* @throws NoSuchAlgorithmException* @throws NoSuchPaddingException* @throws InvalidKeyException* @throws IllegalBlockSizeException* @throws BadPaddingException*/private static String desDecript(String cipherText, String origninKey) throws NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {// 1、 获取算法工具类Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");Key key = getKey(origninKey);cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(cipherText);byte[] doFinal = cipher.doFinal(decode);return new String(doFinal);}/*** 用DES 算法进行加密(就是通过对比特位进行一些数学运算)* * @param clearText* @param origninKey* @return* @throws NoSuchPaddingException：* 填充异常（工具模式和填充模式）* @throws NoSuchAlgorithmException：没有此算法异常* @throws InvalidKeyException* 无效的密钥异常* @throws BadPaddingException* @throws IllegalBlockSizeException*/private static String desEncript(String clearText, String origninKey) throws NoSuchAlgorithmException,NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {// 1、 获取算法工具类Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");// 2、 对工具类对象进行初始化// mode： 加密/解密模式// key : 对原始密钥处理之后的秘钥SecretKeySpec key = getKey(origninKey);cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 3、用加密工具类对象对明文进行加密byte[] doFinal = cipher.doFinal(clearText.getBytes());String baseCode = Base64.getEncoder().encodeToString(doFinal);return baseCode;}private static SecretKeySpec getKey(String origninKey) {// 用给定的字符数组构造一个密钥。SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(origninKey.getBytes(), "DES");return secretKeySpec;}}
