解析异或运算与对称加密的一般原理及非对称加密的一般使用

1.异或运算，是在二进制运算中，相同的位上，如果值相同得0，不相同的1

 

2. 异或运算还有一个特殊的性质，就是逆运算，就拿刚才的例子来说，2^3=1，无论2、3、1中哪二个数做异或，结果永远只会等于另一个数。

 

2^3=1

2^1=3

3^1=2，通过异或这种特殊的运算性质，用它来做对称加密是比较好的选择。

 

即当我有一个值是3，这时的秘钥是2，当我们对3进行加密时，传过去的值就是1，

然后把密文1和秘钥2进行^运算就可以得到原来的值3，这个就是对称加密的基本原理

 

 

3.对称加密使用的是同一个秘钥，也可以叫单钥加密：

根据上面的到的结论，我们做一个简单的对称加密例子

public class Test {


    public static void main(String[] args)  {
        String content = "1234"; //需要加密的字符
        String key = "abc"; //密钥

        byte[] result = encryption(content, key);

        System.out.println("1234加密后的值：" + new String(result));
        System.out.println("---------------");
        System.out.println("1234解密后的值：" +new String(decipher(new String(result), key)));
    }

    //加密过程
    public static byte[] encryption(String content,String key){
        //把加密数据转为字节数组
        byte[] contentBytes = content.getBytes();
        //把秘钥转为二进制字节数组，即ASCII码
        byte[] keyBytes = key.getBytes();
        //初始值给一个0，因为0^ 任何值都等于任何值
        byte dkey = 0;
        for(byte b : keyBytes){
            dkey ^= b;
        }

        byte salt = 0;  //随机盐值
        //创建Byte数组来存储加密后的ASCII码
        byte[] result = new byte[contentBytes.length];
        for(int i = 0 ; i < contentBytes.length; i++){

            salt = (byte)(contentBytes[i] ^ dkey ^ salt);
            //原文对应ASCII码加密时除第一个使用初始化值0，其他的使用的都是原文对应的ASCII码来做盐值
            result[i] = salt;
        }
        return result;
    }

    //解密数据
    public static byte[] decipher(String content,String key){
        //要解密的二进制二进制码即ASCII码存储在这里
        byte[] contentBytes = content.getBytes();
        //把秘钥的二进制码存储这里
        byte[] keyBytes = key.getBytes();

        byte dkey = 0;
        for(byte b : keyBytes){
            dkey ^= b;
        }

        byte salt = 0;  //随机盐值
        byte[] result = new byte[contentBytes.length];
        //从后向前解密，因为我们初始值的盐值是0，所以这里当第一字节解码时盐值也应该是0
        for(int i = contentBytes.length - 1 ; i >= 0 ; i--){
            if(i == 0){
                salt = 0;
            }else{
                salt = contentBytes[i - 1];
            }
            //密文^dkey^salt 就的到原文
            result[i] = (byte)(contentBytes[i] ^ dkey ^ salt);
        }
        return result;
    }
}

非对称加密有点复杂参考：https://blog.csdn.net/jijianshuai/article/details/80582187

4.非对称加密的例子及使用场景：

       附一个我用过的非对称加密的工具类和使用场景：

package com.newtranx.vcas.util;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

import javax.crypto.Cipher;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;


public class RSAEncryptUtil {
    /**
     * 指定加密算法为RSA
     */
    private static String ALGORITHM = "RSA";
    /**
     * 指定key的大小
     */
    private static int KEYSIZE = 1024;
    /**
     * 指定公钥存放文件
     */
    private static String PUBLIC_KEY_FILE = "PublicKey";
    /**
     * 指定私钥存放文件
     */
    private static String PRIVATE_KEY_FILE = "PrivateKey";

    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
    public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";

    /**
     * 生成密钥对
     */
    public static void generateKeyPair() throws Exception {
        /** RSA算法要求有一个可信任的随机数源 */
        SecureRandom sr = new SecureRandom();
        /** 为RSA算法创建一个KeyPairGenerator对象 */
        KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        /** 利用上面的随机数据源初始化这个KeyPairGenerator对象 */
        kpg.initialize(KEYSIZE, sr);
        /** 生成密匙对 */
        KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();
        /** 得到公钥 */
        Key publicKey = kp.getPublic();
        /** 得到私钥 */
        Key privateKey = kp.getPrivate();
        /** 用对象流将生成的密钥写入文件 */
        ObjectOutputStream oos1 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(PUBLIC_KEY_FILE));
        ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(PRIVATE_KEY_FILE));
        oos1.writeObject(publicKey);
        oos2.writeObject(privateKey);
        /** 清空缓存，关闭文件输出流 */
        oos1.close();
        oos2.close();
    }


    /**
     * 产生签名
     *
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {
        // 解密由base64编码的私钥
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);

        // 构造PKCS8EncodedKeySpec对象
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);

        // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);

        // 取私钥对象
        PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);

        // 用私钥对信息生成数字签名
        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
        signature.initSign(priKey);
        signature.update(data);

        return encryptBASE64(signature.sign());
    }


    /**
     * 验证签名
     *
     * @param data
     * @param publicKey
     * @param sign
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)
            throws Exception {

        // 解密由base64编码的公钥
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);

        // 构造X509EncodedKeySpec对象
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);

        // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);

        // 取公钥匙对象
        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);

        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
        signature.initVerify(pubKey);
        signature.update(data);

        // 验证签名是否正常
        return signature.verify(decryptBASE64(sign));
    }


    /**
     * BASE64解密
     *
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
        return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
    }

    /**
     * BASE64加密
     *
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
        return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
    }

    /**
     * 加密方法 source： 源数据
     */
    public static String encrypt(String source) {
        //generateKeyPair();
        String mi = "";
        try {
            /** 将文件中的公钥对象读出 */
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(RSAEncryptUtil.class.getResourceAsStream("/rsa/" + PUBLIC_KEY_FILE));
            Key key = (Key) ois.readObject();
            ois.close();
            /** 得到Cipher对象来实现对源数据的RSA加密 */
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
            int MaxBlockSize = KEYSIZE / 8;
            String[] datas = splitString(source, MaxBlockSize - 11);
            for (String s : datas) {
                mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return mi;

    }

    /**
     */
    public static String[] splitString(String string, int len) {
        int x = string.length() / len;
        int y = string.length() % len;
        int z = 0;
        if (y != 0) {
            z = 1;
        }
        String[] strings = new String[x + z];
        String str = "";
        for (int i = 0; i < x + z; i++) {
            if (i == x + z - 1 && y != 0) {
                str = string.substring(i * len, i * len + y);
            } else {
                str = string.substring(i * len, i * len + len);
            }
            strings[i] = str;
        }
        return strings;
    }

    /**
     */
    public static String bcd2Str(byte[] bytes) {
        char temp[] = new char[bytes.length * 2], val;


        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            val = (char) (((bytes[i] & 0xf0) >> 4) & 0x0f);
            temp[i * 2] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');


            val = (char) (bytes[i] & 0x0f);
            temp[i * 2 + 1] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
        }
        return new String(temp);
    }

    /**
     * 解密算法 cryptograph:密文
     */
    public static String decrypt(String cryptograph) {
        String ming = "";
        try {
            /** 将文件中的私钥对象读出 */
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(RSAEncryptUtil.class.getResourceAsStream("/rsa/" + PRIVATE_KEY_FILE));
            Key key = (Key) ois.readObject();
            /** 得到Cipher对象对已用公钥加密的数据进行RSA解密 */
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
            int key_len = KEYSIZE / 8;
            byte[] bytes = cryptograph.getBytes();
            byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
            System.err.println(bcd.length);
            byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
            for (byte[] arr : arrays) {
                ming += new String(cipher.doFinal(arr));
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return ming;
    }

    /**
     *
     */
    public static byte[] ASCII_To_BCD(byte[] ascii, int asc_len) {
        byte[] bcd = new byte[asc_len / 2];
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < (asc_len + 1) / 2; i++) {
            bcd[i] = asc_to_bcd(ascii[j++]);
            bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : asc_to_bcd(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
        }
        return bcd;
    }

    public static byte asc_to_bcd(byte asc) {
        byte bcd;


        if ((asc >= '0') && (asc <= '9'))
            bcd = (byte) (asc - '0');
        else if ((asc >= 'A') && (asc <= 'F'))
            bcd = (byte) (asc - 'A' + 10);
        else if ((asc >= 'a') && (asc <= 'f'))
            bcd = (byte) (asc - 'a' + 10);
        else
            bcd = (byte) (asc - 48);
        return bcd;
    }

    /**
     */
    public static byte[][] splitArray(byte[] data, int len) {
        int x = data.length / len;
        int y = data.length % len;
        int z = 0;
        if (y != 0) {
            z = 1;
        }
        byte[][] arrays = new byte[x + z][];
        byte[] arr;
        for (int i = 0; i < x + z; i++) {
            arr = new byte[len];
            if (i == x + z - 1 && y != 0) {
                System.arraycopy(data, i * len, arr, 0, y);
            } else {
                System.arraycopy(data, i * len, arr, 0, len);
            }
            arrays[i] = arr;
        }
        return arrays;
    }

    public static String getpublickey() throws Exception {
/** 将文件中的公钥对象读出 */
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(RSAEncryptUtil.class.getResourceAsStream("/rsa/" + PUBLIC_KEY_FILE));
        Key key = (Key) ois.readObject();
        String publickey = encryptBASE64(key.getEncoded());
        return publickey;
    }

    public static String getprivatekey() throws Exception {
/** 将文件中的私钥对象读出 */
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(RSAEncryptUtil.class.getResourceAsStream("/rsa/" + PRIVATE_KEY_FILE));
        Key key = (Key) ois.readObject();
        String privatekey = encryptBASE64(key.getEncoded());
        return privatekey;
    }


    public static void main(String[] args)throws Exception {
//        RSA_Encrypt.generateKeyPair();
        String source ="1fgdgdg";// 要加密的字符串
        String cryptograph = RSAEncryptUtil.encrypt(source);// 生成的密文
        System.out.println("加密的秘文" + cryptograph);
        String target = RSAEncryptUtil.decrypt(cryptograph);// 解密密文
        System.out.println("解密之后的明文是："+target);
//        byte[]bytes =source.getBytes();
//        // 产生签名
//        String sign = RSAEncryptUtil.sign(bytes, RSAEncryptUtil.getprivatekey());
//        System.err.println("签名:" +sign);
//        // 验证签名
//        boolean status = RSAEncryptUtil.verify(bytes, RSAEncryptUtil.getpublickey(),sign);
//        System.err.println("状态:" +status);

    }
}  

场景：是在登录时使用的：

//登录时加密得到令牌：
String token = RSAEncryptUtil.encrypt(result.getAccount());

//访问时在切面上解密，并在数据库中查询对应账户是否存在：
String accountDe = RSAEncryptUtil.decrypt(accountEny);
User user = userService.selectById(Long.valueOf(accountDe));

注意：在使用时应该先生成秘钥对