加密算法之對稱加密

mylxsw 發布于2019-06-21 16:32 / 3283人閱讀

摘要：常見的對稱加密算法有等，它們的復雜程度也各不相等。還有一點就是，請慎重使用那些不公開的加密算法，畢竟這些公開算法相對經得起考驗。

在互聯網如此發達的年代，信息的安全也變得越來越重要，我們也使用了各式各樣的加密手段來保護數據的安全，但是各種加密算法你真的了解它么？他們的原理又是什么呢？
常見的加密分為對稱加密、非對稱加密還有散列算法(嚴格來說，散列不算加密)，這篇文章我們來了解一下對稱加密

傳遞甜甜蜜蜜小紙條

穿越到初中的你，憑借著程序員"高貴"的氣息成功的和一個小女生"勾搭"上了。
然而在那個不是誰都有手機的年代，上課的時候想和她傳遞信息，貌似只能寫在紙上，然后借助同學之手，慢慢傳遞。最關鍵的是，萬一某個同學好奇心太重偷偷看到你們的"甜甜蜜蜜"，你也許會不太爽吧？
作為一個從未來穿越回來的程序員，你立馬在周末的時候買了兩本班上誰都沒有的大字典(康熙字典)，從此你倆的小紙條上出現的是如下的內容：

123:5 564:3 11:8

665:2 123:3 456:6 789:2...

123(代表頁碼):5(代表行)

從此之后，妹子再也不理你了(查字典太TM麻煩！)。。。
當然藏頭詩也可以看做一種加密手段，前提是：你會寫詩。。。

對稱加密

對稱加密簡單來說就是使用同一密鑰加密和解密內容，雙方使用的密鑰必須是相同的(其他任何人都不知道)，這樣才能保證內容的安全(正如上面的傳遞小紙條)。
常見的對稱加密算法有DES、3DES、AES、Blowfish等，它們的復雜程度也各不相等。
那么在計算機中如何做到類似上面小紙條的加密手段呢？

ASCII編碼

ASCII大家應該都熟悉，通過7位或者8位來表示一個字符，比如65表示字符A，66表示字符B，對應的二進制形式為：

字符	二進制形式
A	01000001
B	01000010

異或運算的特性

0 ^ 0 = 0;
0 ^ 1 = 1;
1 ^ 0 = 1;
1 ^ 1 = 0;

相同異或等于0，不同為1，然后我們把^和=對換一下：

0 = 0 ^ 0;
0 = 1 ^ 1;
1 = 0 ^ 1;
1 = 1 ^ 0;

依然成立，為了更形象的說明，我們把上面的等式假設為：A ^ B = C
我們只要把結果C與B進行異或運算就會得到結果A，對稱加密的精髓就在這里！

PHP實現一個最簡單的對稱加密算法

//這是我們的加密key
$key = "[Lvn[o]6e{y=q#82]G.]rDzv.j";
$keyLen = strlen($key);

//準備加密的內容
$string = "大家好，歡迎關注假裝是個程序員！";

//被加密的內容長度
$stringLen = strlen($string);

//如果加密key沒有內容長，那么我們不斷重復key，直到大于等于被加密內容(當然在實際使用中，這不是個好方法)
if($keyLen < $stringLen) {
    $key = str_pad($key, $stringLen, $key);
}

$content = "";
//每個字節與對應的key做異或運算
for($i = 0; $i < $stringLen; $i++) {
    $content .= chr(ord($string[$i]) ^ ord($key[$i]));
}

//這個就是我們加密后的密文
var_dump($content);
//輸出:string(48) "??ы????????????????????????????????????"

//為了提高可讀性，一般會將加密后的字符通過base64編碼
var_dump(base64_encode($content));
//輸出:string(64) "vujRi/XZuJPYlMWxl4+a2uLJy9jBosney+vcpNXrvffy0t3RnpX6xoK9uNa2ss7F"

//解密
$string = "";
for($i = 0; $i < $stringLen; $i++) {
    $string .= chr(ord($content[$i]) ^ ord($key[$i]));
}

var_dump($string);
//輸出:string(48) "大家好，歡迎關注假裝是個程序員！"

上面的加密和解密其實是完全一樣的算法，我這里只是為了演示，重復了一遍。
就這樣我們輕輕松松就把我們的數據加密了，那么文件可以通過這種方式加密嗎？當然可以，畢竟計算機里面儲存的都是比特位，我下面給做一個簡單的例子看一下。

加密一張圖片

這個是加密前的圖片

這張圖用來做加密key

加密算法幾乎和上面一致：

$file = "/Users/zhjx922/Downloads/jiami.jpg";
$string = file_get_contents($file);
//被加密內容長度
$stringLen = strlen($string);

$file = "/Users/zhjx922/Downloads/jiami2.jpg";
$key = file_get_contents($file);
//key長度
$keyLen = strlen($key);


//如果加密key沒有內容長，那么我們不斷重復key，直到大于等于被加密內容(當然在實際使用中，這不是個好方法)
if($keyLen < $stringLen) {
    $key = str_pad($key, $stringLen, $key);
}

$content = "";
for($i = 0; $i < $stringLen; $i++) {
    $content .= chr(ord($string[$i]) ^ ord($key[$i]));
}

file_put_contents("jiami_content.jpg", $content);

$string = file_get_contents("jiami_content.jpg");

$content = "";
for($i = 0; $i < $stringLen; $i++) {
    $content .= chr(ord($string[$i]) ^ ord($key[$i]));
}

file_put_contents("jiami_yuantu.jpg", $content);

其中jiami_content.jpg為加密后的圖片，但是根本打不開，這也說明這不是一個好的加密方法(因為不太了解jpg格式是如何儲存的，如果你了解jpg的結構，調整算法，應該可以輸出一張和原圖完全不一樣的圖片)
而jiami_yuantu.jpg為解密后的圖片，可以打開，完全和原圖一樣。

關于DES,3DES、AES等算法

這幾天看了一下DES和3DES的算法原理(原理看似挺簡單)，但是對應的算法實現沒有看太明白，之后如有突破，會多帶帶寫篇文章分享。
還有一點就是，請慎重使用那些不公開的加密算法，畢竟這些公開算法相對經得起考驗。前兩天我在公司的代碼庫中看到一段加密函數，看似寫的很高深，仔細讀了一下，發現加密后的內容幾乎不攻自破。。。

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