h5前端必需了解的异或加密解密

深藏阁楼爱情的钟 2022-02-15 07:11 344阅读 0赞

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在当前h5各种活动漫天轰炸的时代，大量的访问量给h5带来了机遇，同时也带来了一些安全隐患，如何能对数据进行一些合理的加密成了我们H5必须考虑的问题，今天就先写下异或

## 一、 XOR 运算 ##

逻辑运算之中，除了 [`AND`][AND] 和 [`OR`][OR]，还有一种 [`XOR`][XOR] 运算，中文称为"异或运算"。

它的定义是：两个值相同时，返回`false`，否则返回`true`。也就是说，`XOR`可以用来判断两个值是否不同。

>     true XOR true // false
>     false XOR false // false
>     true XOR false // true
>     true XOR false // true

![Image 1][]

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JavaScript 语言的二进制运算，有一个专门的 XOR 运算符，写作`^`。

>     1 ^ 1 // 0
>     0 ^ 0 // 0
>     1 ^ 0 // 1
>     0 ^ 1 // 1

上面代码中，如果两个二进制位相同，就返回`0`，表示`false`；否则返回`1`，表示`true`。

## 二、 XOR 的应用 ##

XOR 运算有一个很奇妙的特点：如果对一个值连续做两次 XOR，会返回这个值本身。

>     // 第一次 XOR
>     1010 ^ 1111 // 0101
>     
>     // 第二次 XOR
>     0101 ^ 1111 // 1010

上面代码中，原始值是`1010`，再任意选择一个值（上例是`1111`），做两次 XOR，最后总是会得到原始值`1010`。这在数学上是很容易证明的。

## 三、加密应用 ##

XOR 的这个特点，使得它可以用于信息的加密。

>     message XOR key // cipherText
>     cipherText XOR key // message

上面代码中，原始信息是`message`，密钥是`key`，第一次 XOR 会得到加密文本`cipherText`。对方拿到以后，再用`key`做一次 XOR 运算，就会还原得到`message`。

![Image 1][]

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## 四、完美保密性 ##

二战期间，各国为了电报加密，对密码学进行了大量的研究和实践，其中就包括 XOR 加密。

![Image 1][]

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战后，美国数学家香农（Claude Shannon）将他的[研究成果][Link 1]公开发表，证明了只要满足两个条件，XOR 加密是无法破解的。

>  *  `key`的长度大于等于`message`
>  *  `key`必须是一次性的，且每次都要随机产生

理由很简单，如果每次的`key`都是随机的，那么产生的`CipherText`具有所有可能的值，而且是均匀分布，无法从`CipherText`看出`message`的任何特征。也就是说，它具有最大的"信息熵"，因此完全不可能破解。这被称为 XOR 的["完美保密性"][Link 2]（perfect secrecy）。

满足上面两个条件的`key`，叫做 [one-time pad][]（缩写为OTP），意思是"一次性密码本"，因为以前这样的`key`都是印刷成密码本，每次使用的时候，必须从其中挑选`key`。

## 五、实例：哈希加密 ##

下面的例子使用 XOR，对用户的登陆密码进行加密。实际运行效果看[这里][Link 3]。

![Image 1][]

[image][Link 3]

第一步，用户设置登陆密码的时候，算出这个密码的哈希，这里使用的是 MD5 算法，也可以采用其他哈希算法。

>     const message = md5(password);

第二步，生成一个随机的 key。

>     // 生成一个随机整数，范围是 [min, max]
>     function getRandomInt(min, max) {
>       return Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
>     }
>     
>     // 生成一个随机的十六进制的值，在 0 ～ f 之间 
>     function getHex() {
>       let n = 0;
>       for (let i = 4; i > 0; i--) {
>         n = (getRandomInt(0, 1) << (i - 1)) + n;
>       }
>       return n.toString(16);
>     }
>     
>     // 生成一个32位的十六进制值，用作一次性 Key
>     function getOTP() {
>       const arr = [];
>       for (let i = 0; i < 32; i++) {
>         arr.push(getHex());
>       }
>       return arr.join('');
>     }

上面代码中，生成的`key`是32位的十六进制值，对应 MD5 产生的128位的二进制哈希。

第三步，进行 XOR 运算，求出加密后的`message`。

>     function getXOR(message, key) {
>       const arr = [];
>       for (let i = 0; i < 32; i++) {
>         const  m = parseInt(message.substr(i, 1), 16);
>         const k = parseInt(key.substr(i, 1), 16);
>         arr.push((m ^ k).toString(16));
>       }
>       return arr.join('');
>     }

使用这种方法保存用户的登陆密码，即使加密文本泄露，只要一次性的密钥（`key`）没有泄露，对方也无法破解。

典型XOR解密及unicode转义汉字
      // 异或解密（异或加密相当于一个双重加密，双重保障更安全）
    export function Restore(str, keyIndex)
      {
        var crytxt = '';
        var k, keylen = keyIndex.length;
        for(var i=0; i<str.length; i++) {
          k = i % keylen;
          crytxt += String.fromCharCode(str.charCodeAt(i) ^ keyIndex.charCodeAt(k));
        }
        return toChineseWords(crytxt);
    
    }
    
    export function toChineseWords(data){
      var str= unescape(data.replace(/\\/g, "%"));
      str= JSON.parse(str); 
      return  str
    }

作者：O蚂蚁O  
链接：https://www.jianshu.com/p/c55dc835b7f6

[Fundebug]: https://www.fundebug.com/
[AND]: https://en.wikipedia.org/wiki/Logical_conjunction
[OR]: https://en.wikipedia.org/wiki/Logical_disjunction
[XOR]: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%BB%E8%BE%91%E5%BC%82%E6%88%96
[Image 1]: 
[Link 1]: https://en.wikipedia.org/wiki/One-time_pad#Perfect_secrecy
[Link 2]: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%8C%E5%96%84%E4%BF%9D%E5%AF%86%E6%80%A7
[one-time pad]: https://en.wikipedia.org/wiki/One-time_pad
[Link 3]: https://www.webpackbin.com/bins/-KlJDPHf6IgYNNm9IcK6