从 Java 程序员的角度理解加密

桃扇骨 2021-07-31 14:11 399阅读 0赞

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作者 | 张丰哲

链接 | www.jianshu.com/p/7c665d5f734e

在我们日常的程序开发中，或多或少会遇到一些加密/解密的场景，比如在一些接口调用的过程中，我们（Client）不仅仅需要传递给接口服务（Server）必要的业务参数，还得提供Signature（数字签名）以供Server端进行校验（是否是非法请求？是否有篡改？）；Server端进行处理后返回给Client的响应结果中还会包含Signature，以供校验。本篇博客将从Java程序员的角度出发，通俗理解加密、解密的那些事！

**理解一些术语：单向、对称、非对称**

假设场景：client需要发送一段消息"hello world"给server

**单向加密**

所谓单向加密是指client将消息"hello world"加密的过程不需要server参与，即加密不依赖server；同时，server将受到的消息解密成"hello world"的过程也不依赖client。

例如，咱们知道的MD5就是一种单向加密算法，是一种不可逆的算法。

**对称加密**

client加密消息需要依赖server，双方可以相互解密。

**非对称加密**

client加密消息需要依赖server，但是双方不能相互解密。

**不可不知的Base64编码**

先看一段代码：

![640][]

需要注意的是，BASE64Encoder和BASE64Decoder并不是官方JDK实现类，如果需要使用，需要引入sun.misc包。

严格来说，BASE64并不是一种加密算法，而是一种编码格式。说白了，BASE64的作用是，将人肉眼可以识别的信息，转换为不可以识别的数据，并不是对数据进行加密，只是给数据换了一身衣服而已。（骗的了你的眼睛，骗不了程序）

原数据越大，那么BASE64生成的结果就越大，这是需要额外注意的点。

BASE64的生成结果始终由64个字符来组成。

由于BASE64的编码特性，在一些场景中有应用，比如有些网站会把图片的二进制流编码成BASE64传递给客户端；比如有些邮件服务器会将邮件的附件直接编码成BASE64连同邮件内容一起发送；比如在URL中有中文需要传递，可以先将中文进行BASE64编码，来避免传输过程中的乱码。

**使用广泛的MD5**

MD5，即Message Digest，信息摘要算法第5版。比如在和微信支付、支付宝支付接口交互的过程中，你就可以选择MD5算法来加密。

先来看一段代码：

![640][640 1]

**MD5破解？**

如前文所说，MD5是一种不可逆的算法，但是为什么存在破解呢？其实，所谓的破解，并不是真正的破解，只不过是大数据查询的一个碰撞而已。比如，有一台服务器存储了大量key以及key的MD5编码的信息，那么就可以拿着数据去进行比对。

**那么实际场景中，一般我们如何防止这种暴力破解呢？**

答案：进行二次加密。

比如client在调用server接口的时候，server分配给client一个Token，每次client调用server接口的时候，需要对Token以及业务参数一起进行MD5加密。其实这就是所谓的一个“加盐”的过程。

**MD5的一些特性分析**

第一，我们知道BASE64随着原数据的增大而导致编码后的结果长度变大，而MD5结果的长度值是固定的，就是32位。也就是MD5的压缩性很好。

第二，从原数据计算出MD5是一个快速且容易的过程，不可逆。

第三，要找到2个不同的数据，它们计算后的MD5一致，这是非常困难的。这是MD5的弱碰撞性，也即是说想要伪造数据太困难了。

第四，对原数据的任何修改，哪怕只改动一个字节数据，也会导致MD5值发生很大变化，说明MD5的抗修改性非常好，非常适合密码、业务数据校验、文件比对等。

**了解SHA**

SHA，即Security Hash Algorithm，安全散列算法，比如，我们的程序开发完毕，我们发布的时候，想指定的人才可以使用，该怎么办呢？这个时候就可以考虑使用SHA算法。SHA是公认的比MD5更加安全的加密算法，在数字签名领域应用广泛。

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