HenCoder Plus L02—— 编码、加密、Hash

为什么要讲这些东西？

• 因为这些东西经常会被用到，但需要真正理解才能正确使用
• 相关词: MD5、SHA1、RSA、DSA、AES、BASE64、encodedURL、Unicode、UTF-8、GBK、IOS-8859-1…

密码学

• 起源：古代战争
• 移位式加密：密码棒

  具备密码学的两个要素

  • 加密算法：缠木棍后横着写
  • 密钥：木棍的规格
• 替换式加密
  • 加密算法:替换
  • 密钥:码表

现代密码学

• 不仅可以用于文字加密，还可以用于二进制内容加密。
• 对于计算机非常有用，因为计算机的通信是喊话式的。
• 对称加密
• 非对称加密

对称加密

• 原理:使用密钥和加密算法对数据进 转换，得到的无意义数据即为密文;使用 密钥和解密算法对密文进行逆向转换，得到原数据。

• 经典算法：DES(因密钥太短被弃用），AES
• 什么是对称加密的密钥破解。关键是拿到原文和密文之后。算出来密钥。最优的加密算法的破解方法是穷举法。

非对称加密 重点内容

• 原理：使用公钥加密得到密文，使用私钥解密得到源数据。

场景

• RSA 算法是比较简单的非对称加密算法。但是还是比较复杂
• 延伸用途 : 签名和验证
• 公钥能不能解私钥呢？
• 比特币 椭圆曲线算法 ECDSA （公钥就是依靠私钥算出来的）
• 经典算法:RSA、DSA（专门用来签名和验证）
• 破解思路 拿到公钥之后，可以算出私钥就成功了。

签名和验证

• 私钥签名
• 公钥验证
• 数字签名和验证(反过来用)。我用我的私钥对欠条进行签名。你用我的公钥对他进行解密，就可以拿到欠条。任何人都无法造出能够被我的公钥去还原成明文的加密数据。
  

加密+签名

• 防止别人伪造信息来源。
  

密码学密钥和登录密码

• 密钥(key) 完美的契合的东西。是我在拿到你密文之后可以得到原文。
  • 场景:用于加密和解密
  • 目的：保证数据被盗时不会被人读懂
  • 焦点：数据
  • 是一个数学性非常强的东西。
• 密码(password) 通行口令，是一个身份的验证。密码没有任何数学相关的东西。
  • 场景：用户进入网站或者游戏前的身份验证
  • 焦点:身份
  • 目的:数据提供方或应用服务方对账户拥有者数据的保护，保证「你是你」的时候才提供权限

Base64

将二进制数据转换成由64个字符组成的字符 的编码算法
a-z A-Z 0-9 + /

什么是二进制数据？

• 广义:所有计算机数据都是二进制数据
• 狭义: 非本数据即二进制数据

Base64的缺点

因为自身的原理，因此每次 Base64 编码之后，数据都会增加约1/3，所以会影响存
储和传输性能。

Base64的用途

1. 将 进制数据扩充 储存和传输途径( 如可以把数据保存到文本文件、可以通过聊天对话框或 短信形式发送二进制数据、可以在 URL中加入 简单的二进制数据)
2. 普通的字符在经过 Base64 编码后的结果会变得 眼不可读，因此可以适用于一定条件下的防偷窥(较少用)

Base58

• 去掉I l O 0 + /
• 用于加密货币的地址

URL encoding

在 URL 的字符中，对一些用于特殊用途的保留字符，使用百分号"%"为前缀进行单独编码,以避
免出现解析错误。

• 将URL中的保留字符使用%进行编码
• 目的；消除歧义，避免解析错误

压缩与解压缩

• 压缩:将数据使 具有存储优势的编码算法进 编码。
• 解压缩:将压缩数据解码还原成原来的形式，以 方便使用 。
• 常见的压缩算法;DEFLATE、JPEG、MP3
• 压缩属于编码吗？

编码即把数据从一种形式转换为另一 种形式。压缩过程属于编码过程，解压缩过程属于解码过程。

媒体数据的编解码

• 将图像、音频、视频数据通过编码来转换成存档形式(编码)，以及从存档形式转换回来(解码)。
• 优秀的压缩算法，使用的空间更小，压缩速度更快。
  • WebP>PNG/JPEG

序列化

把数据对象( 一般是内存中的，如JVM 中的对象)转换成字节序列的过程。对象在程序内存 的里存放形式是散乱的(存放在 同的内存区域、并且由引用进行连接)，通过序 化可以把内存中的对象转换成一个字节序 ，从而使 用byte[]等形式进行本地存储或网络传输，在需要的时候重新组装(反序列化)来使用。

• 序列化：把数据对象( 一般是内存中的，如JVM 中的对象)转换成字节序列的过程。
• 反序列化：把字节序列重新转化为内存中的对象。
• 目的： 使内存中的对象可以被存储和传输

Hash 重点内容

Hash是单向的

定义:把任意数据转换成指定范围(通常很小，如256 字节以内)的数据。

• 作用：摘要、数字指纹
• 经典算法:MD5、SHA1、SHA256
• 实际用途:数据完整性
• hashCode和HashMap
  • 为什么hashCode 和 equals 都要重写呢
  • 指纹信息，快读判断你是你。
• 隐私保护
  • 加盐：使彩虹表失效
    MD5是不可逆加密

签名与验证（完整）

字符集

• ASCII:128 个字符，1 字节
• ISO-8859-1:对 ASCII 进 扩充，1 字节
• Unicode:13 万个字符，多字节
  • UTF-8:Unicode 的编码分支
  • UTF-16 :Unicode 的编码分支
• GBK / GB2312 / GB18030:中国 研标准，多字节，字符集 + 编码