白帽黑客

你是否还记得上初二的那个夏天，班级来啦一个新同学们，他就住在我家正对面的楼内，因此我们一起念书放学后，迅速便成为最好些的好朋友。我们决定创造发明一套神奇的沟通方式，所有人见到都不太可能猜中它的真正含意。大家第一个想起的便是汉语拼音，但很显而易见光把一个语句变为汉语拼音是远远不够的，因此大家把26个英语字母用曲谱的形式从底音到低音排起来，就取得了一个简便的密码本：

把“我们是朋友”用这一密码本转换以后就取得了那样的結果：

儿时玩这个游戏乐此不疲，感觉特别有意思。读大学后，荣幸听卢开澄专家教授讲《计算机密码学》，才知道原先小时候玩的这个游戏远远地不可称作数据加密。那麼究竟什么叫数据加密呢?

什么叫数据加密?

把字符串数组123456通过base64转换以后，获得了MTIzNDU2，有人说这也是base64数据加密。

把字符串数组123456通过md5转换以后，获得了E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E，有人说这也是md5数据加密。

从严苛的意义上而言，无论是base64或是md5乃至更繁杂一些的sha256都不可以称作数据加密。

一句话，沒有密匙的优化算法都不可以叫数据加密。

• 编号(Encoding)是把字段名中的字符集为特定结合中某一对象(例如：比特犬方式、自然数编码序列、8位字节数或是脉冲电流)，便于文字在计算机系统中储存和根据网络通信的传送的方式，普遍的事例包含将拉丁字母表编号成摩斯码和ASCII。base64仅仅一种编码方法。
• 杂凑(Hashing)是计算机科学合理中一种对材料的处置方式，根据某类特殊的函数公式/优化算法(称之为杂凑函数公式/优化算法)即将查找的项与用于查找的数据库索引(称之为杂凑，或是杂凑值)关系起來，转化成一种有利于检索的材料构造(称之为杂凑表)。杂凑优化算法常被用于维护存有信息库中的登陆密码字符串数组，因为杂凑优化算法所推算出来的杂凑值具备不可逆(没法反向运算回本来的标值)的特性，因而可高效的维护登陆密码。常见的杂凑优化算法包含md5, sha1, sha256等。
• 数据加密(Encryption)是将密文信息内容更改为无法载入的保密內容，使之不能读的全过程。仅有有着解密方法的目标，经过破译全过程，才可以将保密复原为一切正常可写的內容。数据加密分成对称加密和非对称加密，对称加密的常用算法包含DES, AES等，非对称加密算法包括RSA，椭圆曲线优化算法等。

在古典风格加密技术之中，加密技术和密匙全是不可以公布的，一旦泄漏就会有被破译的风险性，大家可以用高频词测算等方式得知密文。1972年英国IBM企业研制开发的DES优化算法(Data Encryption Standard)是人类发展史上第一个公布加密技术但不公开密钥的加密方法，之后变成英国军队和行政机构的规范加密技术。2002年更新变成AES优化算法(Advanced Encryption Standard)，大家现在就从AES逐渐下手学习培训数据加密和破译。

提前准备专用工具

一般来说，加解密都只要在服务器端进行就可以了，这也是在网上大部分实例教程和样例编码的状况，但在某类特殊情况下，你需要用一种语言表达数据加密而用另一种语言表达破译的情况下，最好是有一个保持中立的公平的第三方結果集来认证你的数据加密結果，不然一旦出差错，你都不清楚是加密技术出错了，或是破译优化算法出错了，对于此事我们都是有血的教训的，尤其是假如一个企业里，写数据加密的是前面，用的是js语言，而写破译的是后面，用的是java语言或是php语言或者go语言表达，则彼此更要有那样一个客观性公平的服务平台，不然你们中间肯定会深陷无休无止的相互之间斥责的处境，前面说自已没错，是后面破译解不对，后面说破译沒有错，是前面数据加密写错了，而实际上是彼此全是菜鸟，对密码算法一知半解，在这样的情况下消耗的时间段就大量。

线上AES加密解密就这样的一个专用工具网址，你能在上面认证你的数据加密結果，假如你数据加密获得的效果和它的結果完全一致，就表明你的加密技术没有问题，不然你就要调节，直到和它的結果完全一致才行。相反也是，假如它能从一个保密破译解出，但你的编码解不出来，那麼一定都是你的计算方法有什么问题，而无法是统计数据的问题。

大家先在这个网址上对一个简便的字符串数组123456开展数据加密。

下边大家对平台上的全部选择项逐一解释一下：

• AES数据加密方式：这儿大家选用的是ECB(ee cc block)方式。这也是AES全部策略中非常简单也是最不被别人强烈推荐的一种方式，因为它的稳固的密文相匹配的是固定不动的保密，非常容易被破译。可是即然是训练得话，就要大家先从最容易的逐渐。
• 添充：在这儿大家挑选pkcs规范的pkcs7padding。
• 数据信息块：大家挑选128位，由于java端破译优化算法现阶段只适用AES128，因此大家先从128位逐渐。
• 密匙：由于大家前边挑选了128位的数据信息块，因此这儿大家用128 / 8 = 16个字节数来解决，大家先简易地填写16个0，实际上你还可以填好随意标识符，例如abcdefg1234567ab或是其他，只需是16个字节数就可以。理论上而言，并不是16个字节数还可以用于当密匙，出色的优化算法会全自动补足，可是为了更好地简易考虑，大家先填写16个0。
• 偏移：置空。由于是ECB方式，不用iv偏移。
• 輸出：大家挑选base64编码方法。
• 字段名：这儿由于人们只加密英文英文字母和阿拉伯数，因此挑选utf-8和gb2312全是一样的。

好啦，如今我们知道依照以上选择项设定好以后的编码假如数据加密123456得话，应当輸出DoxDHHOjfol/2WxpaXAXgQ==，假如不是这一結果，那便是数据加密端问题。

AES-ECB

1. AES-ECB的Javascript数据加密

为了更好地进行AES数据加密，大家并不一定自身笔写一个AES优化算法，不用去重造轮子。但如何选择js的数据加密库是个很好玩儿的挑戰。大家试着了许多方式，一开始让我们试着了aes-js这一库，但它不兼容RSA算法，之后大家见到Web Crypto API这类电脑浏览器内置的数据加密库，原生态适用AES和RSA，但它的RSA完成和Java兼容问题，最后大家依然挑选了Forge这一库，它与生俱来适用AES的各种各样子集合，而且它的RSA也可以和Java极致相互配合。

应用forge撰写的js代码完成AES-ECB数据加密的编码便是下边这种：

constcipher=forge.cipher.createCipher('AES-ECB','这儿是16字节数密匙');

cipher.start();

cipher.update(forge.util.createBuffer('这儿是密文'));

cipher.finish();

constresult=forge.util.encode64(cipher.output.getBytes())

forge的AES缺省便是pkcs7padding，因此无需尤其设定。运作它以后你也就会获得准确的数据加密結果。

2. AES-ECB的Java破译

下面大家看一下Java端破译编码该要怎么写：

try{

Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,newSecretKeySpec("这儿是16字节数密匙".getBytes(),"AES"));

Stringplaintext=newString(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode("这儿是密文".getBytes())),"UTF-8");

System.out.println(plaintext);

}catch(Exceptione){

System.out.println("破译出差错：" e.toString());

}

留意这儿大家使用的是PKCS5Padding，上边数据加密的情况下并不是用的是pkcs7padding吗?如何这儿变为5了呢?

大家先来了解一下什么是pkcs。pkcs的全名是Public Key Cryptography Standards(公匙数据加密规范)，这也是RSA试验室建立的一系列的公匙登陆密码编译程序规范，较为有名的有pkcs1, pkcs5, pkcs7, pkcs8这四个，他们各自管理方法的是不一样的內容。在这儿大家仅仅用它来添充，因此人们只关心pkcs5和pkcs7就可以了。那麼pkcs5和pkcs7有什么不同呢?实际上在添充层面他们2个的优化算法是一样的，pkcs5是pkcs7的一个子集合，区别取决于pkcs5是8字节固定不动的，而pkcs7可以是1到255中间的随意字节。但用在AES算法上，由于AES标准块尺寸务必是16字节或是24字节或者32字节，不太可能用pkcs5的8字节，因此AES算法只有用pkcs7添充。可是因为java初期技术工程师犯的一个取名上的不正确，她们把AES添充算法的名字设置为pkcs5，而具体完成中实现的是pkcs7，因此我们在java端开发设计破译的过程中必须应用pkcs5。

AES-CBC

讲完了不安全的AES-ECB，大家来做一下相对性安全性一些的AES-CBC方式。

1. AES-CBC的Javascript数据加密

立即上编码：

constcipher=forge.cipher.createCipher('AES-CBC','这儿是16字节密匙');

cipher.start({iv:'这儿是16字节偏移'});

cipher.update(forge.util.createBuffer('这儿是密文'));

cipher.finish();

constresult=forge.util.encode64(cipher.output.getBytes());

跟里面的AES-ECB类似，唯一区别仅仅在start函数公式里理解了一个iv。

2. AES-CBC的Java破译

下边是Java编码：

try{

Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,newSecretKeySpec("这儿是16字节密匙".getBytes(),"AES"),newIvParameterSpec("这儿是16字节偏移".getBytes()));

Stringplaintext=newString(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode("这儿是密文".getBytes())),"UTF-8");

System.out.println(plaintext);

}catch(Exceptione){

System.out.println("破译出差错：" e.toString());

}

也是一样，跟上边用AES-ECB时的方式几乎一模一样，仅仅提升了一个IvParameterSpec，用于转化成iv，在cipher.init里边提升了一个iv主要参数，此外完全一致，就是这样大家就已建立了一个简便的CBC方式。

RSA

可是以上二种作法都显著是特别不安全的，由于大家把数据加密用的密匙和iv主要参数都立即曝露在了前面，因此大家须要一种更为安全可靠的加密方法——RSA。由于RSA是非对称加密，即使大家把数据加密用的公匙彻底裸露在前面也不要担忧，他人即使捕获了大家的保密，但是因为她们沒有破译密匙，是没法解出大家的密文的。

1. 转化成密匙对

得用RSA数据加密，最先大家要转化成一个公匙和一个公钥，我们可以立即运行命令ssh-keygen。它会问大家密匙文档储存的文件夹名称，留意一定要独立找一个文件夹名称储放，不必放到缺省文件夹名称下，不然你日常采用的ssh公钥和公钥就都被遮盖了。

获得公匙文档以后，因为这一公匙文档是rfc4716文件格式的，而咱们的forge库规定一个pkcs1文件格式的公匙，因此这儿大家必须把它转化成pem文件格式(也就是pkcs1格式)：

ssh-keygen-f公匙文件夹名称-mpem-e

2. RSA的Javascript数据加密

获得pem文件格式的公匙以后，大家来说一下js的编码：

forge.util.encode64(forge.pki.publicKeyFromPem('-----BEGINRSAPUBLICKEY-----MIIBCfdsafasfasfafsdaafdsaAB-----ENDRSAPUBLICKEY-----').encrypt('这儿是密文','RSA-OAEP',{md:forge.md.sha256.create(),mgf1:{md:forge.md.sha1.create()}});

一句话就进行全部数据加密全过程了，这就是forge的强劲之处。

3. RSA的Java破译

下面大家看破译。

针对公钥，由于Java只适用PKCS8，而人们用ssh-keygen转化成的公钥是pkcs1的，因此还要用下列指令把pkcs1的公钥变换为pkcs8的公钥：

opensslpkcs8-topk8-informPEM-outformPEM-nocrypt-in私钥文件夹名称-out导出来文件夹名称

获得pkcs8文件格式的公钥以后，大家把这个文档的头和尾除掉，随后放进下列Java编码：

try{

Ciphercipher=Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(newPKCS8EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode("这儿是公钥"))));

Stringplaintext=newString(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode("这儿是保密".getBytes())),"UTF-8");

System.out.println(plaintext);

}catch(Exceptione){

System.out.println("破译出差错：" e.toString());

}

和上边的AES破译相近，仅仅提升了KeyFactory载入PKCS8文件格式公钥的一部分，那样人们就完成了Java端RSA破译。

以上大家用非常简单的方法完成了js端数据加密，java端破译的全过程，有兴趣的朋友们可以这里免费下载详细的编码亲自认证一下：

https://github.com/fengerzh/encdec