最简人机交互-加解密

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1. 关于加密

上学时递小纸条，尤其是需要中间人传递时，是不是使用过一套约定的符号代替普通的文字？特别有必要！
图
广义来讲，保护信息的各种方式都属于加密范畴，而保护的形式、角度、等级和目标是多种多样的。

2. 几种情形下的策略

（1）内容是否被修改

电视剧里，经常有材料被情敌偷偷修改然后蒙冤的场景。何解？
策略：让内容中每一个字节都参与一项运算得出一个结果记录下来，如果计算结果变了，说明内容被修改过。

这里运算得出的结果叫做摘要，这个算法叫消息摘要算法，也叫单向散列函数。算法的科学性很重要，常见的算法有：MD5、SHA1、SHA256、SHA512、HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256 等。

（2）不要给别人看到

这个，只能说难免会被别人看到。
策略：使用密钥变换内容，让别人看到也不知道为何物，通过密钥才可还原内容。

这种通过相同的密钥来加密和解密的算法，叫对称加密算法。常见算法DES、3DES（TripleDES）和AES（Advanced Encryption Standard）等。AES 根据密钥长度不同又分为AES-128 AES-192 AES-256 对应16 24 32 字节。

这些算法，通常是按块来进行加密的，如 16 个字节为一块。当最后一块不够 16 个字节时，通常是采用补齐的策略，补齐的方式也有不同讲究。
策略一，数据长度不对齐时使用0填充，否则不填充，但补的0解密后无法区分是补的还是原本就有的，只适合以\0结尾的字符串加密，此谓之 ZeroPadding。
策略二，补充的字节值设定为补充的数量，如要补充5个字节，则这5个字节的值都为 5，这样根据最后一个字节可得到填充数据的长度，在解密后可以准确删除填充的数据。但如果刚好整块无需补充，为了仍然满足最后一个字节表示填充的数据长度，填充一整块，值为块长度。此种方式有 PKCS7Padding，它假设数据长度需要填充n(n>0)个字节才对齐，那么填充n个字节，每个字节都是n；如果数据本身就已经对齐了，则填充一块长度为块大小的数据，每个字节都是块大小。PKCS5Padding，PKCS7Padding的子集，块大小固定为8字节。

分块加密时，每块采用完成相同的加密过程，则可以并行加密再拼接，但当内容中有多块相同的内容时加密结果会一样，而这种重复会为破解提供线索，于是多种加密模式被提出。以下是两种最常见的模式。

Electronic Code Book(ECB)
电子密码本模式
最基本的加密模式，也就是通常理解的加密，相同的明文将永远加密成相同的密文，无初始向量，容易受到密码本重放攻击，一般情况下很少用。

Cipher Block Chaining(CBC)
密码分组链接模式
明文被加密前要与前面的密文进行异或运算后再加密，因此只要选择不同的初始向量，相同的密文加密后会形成不同的密文，这是目前应用最广泛的模式。CBC加密后的密文是上下文相关的，但明文的错误不会传递到后续分组，但如果一个分组丢失，后面的分组将全部作废(同步错误)。

（3）是否真的来自对的人

对称加密中，接收方需要知道密钥，这个密钥本身的保密就成为了问题。密钥泄漏，意味着正确解密的消息也变得不可靠，也许是伪造的。

策略：公开密钥，即发给我的消息，使用公开密钥加密，我收到之后只可用我的私有密钥解密。

此谓之非对称加密算法，一种强大的密钥保密方法。这离不开理论上的研究成果。

W.Diffie和M.Hellman 1976年在IEEE Trans.on Information刊物上发表了“ New Direction in Cryptography”文章，提出了“非对称密码体制即公开密钥密码体制”的概念，开创了密码学研究的新方向

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey:简称公钥）和私有密钥（privatekey:简称私钥）。公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密。

为了验证是不是对的人，可以要求发送放对内容提取摘要，并使用其私钥加密，将结果附在后边作为签名一并发送。这样，就可以使用发送放的公钥来解密这个签名并验证其一致性，如果一致说明是对的人发过来的。此过程谓之签名验签。

使用最广泛的是RSA算法。

3. 常见算法实操

很多常见的加密算法在 CryptoJS 中有实现，首先，在控制台引入扩展脚本。

var s = document.createElement("script");
s.src  = "https://cdn.bootcss.com/crypto-js/3.1.9-1/crypto-js.min.js";
document.body.appendChild(s);

MD5

CryptoJS.MD5("hello").toString();
// 得到 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592
CryptoJS.MD5("he11o").toString();
// 得到 8f3946d5aaad6af7ebd41b6a6e6b1756

AES128

var message = "我想对你说...";
var key = "%$123456";
var cipher = CryptoJS.AES.encrypt(message, key);
console.log(cipher.toString());

加密结果 U2FsdGVkX1/Ry7m4YU7aTXizLMAGhn2EwZf555rz8neh6FP6/4p9CUaZpnBxvOKT
解密过程

var cipher = "U2FsdGVkX1/Ry7m4YU7aTXizLMAGhn2EwZf555rz8neh6FP6/4p9CUaZpnBxvOKT";
var key = "%$123456";
var plain = CryptoJS.AES.decrypt(cipher, key);
var oritext = CryptoJS.enc.Utf8.stringify(plain);
console.log(oritext);

加密的内容为16进制数据时，可以利用以下方式将16进制字符串转换成字节数组。

var key = CryptoJS.enc.Hex.parse("000102030405060708090a0b0c0d0e0f");
var mess = CryptoJS.enc.Hex.parse("00000000000000000000000000000000");
var r = CryptoJS.AES.encrypt(mess, key, { mode: CryptoJS.mode.ECB, padding: CryptoJS.pad.NoPadding })
r.ciphertext.toString();

计算结果 c6a13b37878f5b826f4f8162a1c8d879

RSA

CryptoJS 当前尚未支持 RSA，可以引入以下 JS 扩展。

var s = document.createElement("script");
s.src  = "https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jsencrypt/3.2.0/jsencrypt.min.js";
document.body.appendChild(s);

使用公钥加密

var e = new JSEncrypt();
e.setPublicKey("......");
var cipher = e.encrypt("hello world!");
console.log(cipher);

OVNmfqDMAxHoiMbNHNQ4Olrb0BHGLHEPXM0EAJ/hTwEJsz+igrLIPnrqf1ABmWnoj6cOOcGNroYLa2xZ9/TkaF5UKG+H+RrjpbHHQVe3mWWlDsX9bZ/m8lP3izntwKHdklH+2vfeOlSJ3+PK3O6ILWvaVM4PVCzVo9lPiN7NkIE=

使用私钥解密

var d = new JSEncrypt();
d.setPrivateKey("......");
var plain = d.decrypt(cipher);
console.log(plain);

反过来使用私钥加密公钥解密也是可以的，只是一般的工具方法，只会提供私密生成签名，公钥验证签名，但这足够了。
更详细用法，请参考 https://github.com/travist/jsencrypt/

4. 加密和破解

直接来看看二战期间的故事，以下内容引用自 https://zhidao.baidu.com/question/13366735.html

二次大战中，英国倾全国之力，破译了德国的“谜语机”密码，为战胜纳粹德国作出重要贡献；美国则破译了日军密码，由此发动空袭，击毁日本大将山本五十六的座机。丘吉尔说，密码员就是“下了金蛋却从不叫唤的鹅”。
　　用纳瓦霍语编制军事密码，是一个叫菲利普·约翰逊的白人出的主意。约翰逊的父亲是传教士，曾到过纳瓦霍部落，能说一口流利的纳瓦霍语，而在当时，纳瓦霍语对部落外的人来说，无异于“鸟语”。极具军事头脑的约翰逊认为，如果用纳瓦霍语编制军事密码，将非常可靠而且无法破译。因为这种语言口口相传，没有文字，其语法、声调、音节都非常复杂，没有经过专门的长期训练，根本不可能弄懂它的意思。另外，根据当时的资料记载，通晓这一语言的非纳瓦霍族人全球不过30人，其中没有一个是日本人。
　　1942年初，约翰逊向美国太平洋舰队上将克莱登·沃格尔提出了这个建议。约翰逊说，根据他的实验，用纳瓦霍语编制的密码可以在20秒内将三行英文信息传递出去，而同样的信息用机器密码却需要30分钟。
　　沃格尔接受了约翰逊的建议。1942年5月，第一批29名纳瓦霍人被征召入伍，并被安排在加利福尼亚一处海滨编制密码。他们根据纳瓦霍语共创建了有500个常用军事术语的词汇表。由于纳瓦霍语没有描述现代军事设备的词语，因此他们经常使用比喻说法和拟声词。
　　在太平洋战争期间，美国海军陆战队共征召了420名纳瓦霍族人充当密码通讯员。这些纳瓦霍族人参加了美军在太平洋地区发动的每一场战役。他们用密码下达战斗命令，通报战情，紧急时还参加战斗。他们的英勇献身，为最终打败日本军国主义者起到重要作用。
　　攻占硫磺岛是美军在太平洋战争中打的一场经典战役，美军把旗帜插上硫磺岛的照片，成为美国在二战中浴血奋战的象征。硫磺岛战役结束后，负责联络的霍华德·康纳上校曾感慨地说：“如果不是因为纳瓦霍人，美国海军将永远攻占不了硫磺岛。”当时，康纳手下共有6名纳瓦霍密码员，在战斗开始的前两天，他们通宵工作，没有一刻休息。整个战斗中，他们共接发了800多条消息，没有出现任何差错。