java-通过异或(xor)实现快速加解密的方法

java-通过异或(xor)实现快速加解密的方法

一、背景

首次接触异或加解密最早是在宽带不普及的时候，当时用的是某个在线音乐软件看MV，上网不易想着把MV下载下来，日后离线看。
可是在缓存目录把视频复制到其它目录后，发现不使用他们的播放器还无法播放。
查了下当时有对各家视频的转码程序，找个个试了下，直接转码成功。
当时也比较好奇，所以查了下相关资料。发现其实逻辑挺简单就是使用了一个固定值（暂定37吧），对流文件的每个字节执行“异或”运算。
对明文第一次与37异或后的值就是密文了，对密文再次与37异或，就能把它变回明文。
当时也没有深究原因，能用就完了呗！最近遇到个功能需要实现对大文件的快速加解密，脑海里突然蹦出来了这个算法。

二、异或定义

• 运算规则
  • 如果a、b两个值不相同，则异或结果为1。如果a、b两个值相同，异或结果为0。
• 更容易记忆的规则（半加运算）
  • 异或也叫半加运算，其运算法则相当于不带进位的二进制加法：
  • 二进制下用1表示真，0表示假，则异或的运算法则为：0⊕0=0，1⊕0=1，0⊕1=1，1⊕1=0（同为0，异为1），这些法则与加法是相同的，只是不带进位。
  • 所以异或常被认作不进位加法。

异或不常用，几天不不碎碎念几遍规则，有个2周就把它忘干净了 ^_!!!。

三、异或运算法则

• 归零律：a^a=0
• 恒等律：a^0=a
• 交换律： a^b = b^a
• 结合律：a^bc = a^(bc) = (a^b)c
• 自反律：a^ba = b

java中异或运算符为 ^

四、异或加密原理

• 异或自反律：a^ba = b
  
  看完异或运算法则之后就能明白，加解密用的是异或的自反律，这是一个神奇的性质。
• 例如：不引入第三变量，交换两个数值？

public static void main(String[] args) {
    int a = 88;
    int b = 99;
    System.out.println(MessageFormat.format("交换前\ta={0}\tb={1}",a,b));
    a = a^b;
    b = a^b;
    a = a^b;
    System.out.println(MessageFormat.format("交换后\ta={0}\tb={1}",a,b));
}
输出：
交换前	a=88	b=99
交换后	a=99	b=88

• 内容加密
  
  在异或自反律（a^ba = b）中，如果把a看做加密的盐值，b看做明文，使用盐值a对明文b连续执行两次“异或”操作即可得到原来的明文b内容。通过该定律我们就可以实现对二进制文件的简单加解密。
  系统中存在的物理文件，都是由很多个byte组成的，我们只需按位对物理文件进行读写加密就可以实现加解密。
  盐值的长短决定了密文的破解难易。
  比如可以按1位去异或，也可以按4位去异或，等等!

五、加密算法实现

• 读取使用InputStream类
• 写入使用RandomAccessFile类
  
  RandomAccessFile是Java输入/输出流体系中功能最丰富的文件内容访问类，它提供了众多的方法来访问文件内容，它既可以读取文件内容，也可以向文件输出数据。与普通的输入/输出流不同的是，RandomAccessFile支持"随机访问"的方式，程序可以直接跳转到文件的任意地方来读写数据。

刚开始使用的是OutputStream类写内容，发现调用write方法后，文件内容变小了^_!!!

• 代码实现

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //你好世界！hello，world！
        String fileName = "E:\\downloads\\text.txt";
        byte salt = 10;
        int readLength = 128; //读取长度
        byte[] cipherBytes = new byte[readLength];
        //读流
        try(InputStream fr = new FileInputStream(fileName)){
            byte[] buffer = new byte[readLength];
            fr.read(buffer,0,buffer.length);
            //按位执行异或
            for(int i=0;i