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2019-12-26 15:04:56 浏览数 (1)

MD5

加密与摘要是不一样的，加密的数据是完整的，通过解密可以获取完整的数据。

摘要得到的消息是不完整的，通过摘要的数据不能获取到原数据。

MD5长度默认是128bit,这样表达不好，所以将二级制转换成16进制，4bit代表一个16进制，所有128/4=32 ，所以为32位16进制。 MD5 16位与32位区别是将32位后面的16位去掉，得到的16位

MD5作用

  • 一致性检验
  • 数字签名
  • 安全访问，就是对数据加密存到数据库或服务器中，只有对应的密钥才能访问

MD5是不可逆的，没有对应的算法，无法从生产MD5值逆向获取到原数据，除非采用暴力破解，彩虹表法。

MD5不可逆原因

由于它是一种散列数，也叫哈希数，它是一种单向密码体制，即明文到密文不可逆映射，即只有加密过程，没有解密过程。哈希函数可以将任意长度的输入变化成固定长度的输入，针对不同的输入得到不同的输出，如果两个不同的消息得到相同的哈希值，就称为碰撞，它具有抗碰撞性，需要大量的时间才能够找到不同的输入得到相同的输出结果。也是不可逆的。使用hash计算原文存在丢失，一个MD5可以对应多个原文，即有限的MD5与无限的原文，一个MD5有128bit二进制，有2^128中可能。

彩虹表

可以根据彩虹表破解，相当于已知到一堆字符串的md5值是什么，然后将这些存储起来反向查询。但是多次md5，也是不安全的，因为我们在彩虹表会存一堆字符串2次md5值，3次md5值等。 这里就有人会问到什么是彩虹表，摘抄维基百科： 它是一个用于加密散列函数逆运算预先计算好的表。常用于破解加密后的密码散列。查找表包含有限字符固定长度的纯文本密码，是一种空间换时间实践，在暴力破解中，使用更多的存储空间与较少的计算能力，但比每一次输入散列查找表使用更少的储存空间与更多的计算能力

可以通过以下方法增加破解难度：

  • 由于sha1,sha256,sha512也是类似于md5，所以可以通过，md5后再sha1等增加“一点”安全性，减少彩虹表破解可能性
  • 真正公认的方法是md5或sha1加“盐”，就是要进行md5的字符串，加上个随机字符串，再进行md5加密，这个随机字符串存储在该用户的字段中

盐

这里就涉及一个新的名词，盐。那什么是盐呢。

  • 在密码学中，是指在散列之前，将散列内容任意固定位置插入特定的字符串，这种插入字符串的方式称为加盐，在大部分情况，盐不需要保密，盐可以是随机字符串，也可以是随机位置，这样安全性就大大提高。 加盐好处：
  • 通常情况，当字段通过MD5加密，散列后的值是无法通过算法获取原始值，但是在一个大型的彩虹表中，通过在表中搜多该MD5值，有可能短时间获取散列值。但是加盐后的散列值，即使通过彩虹表获取散列后的数值对应的原始内容，但是加盐后插入的字符串扰乱了真正的密码，是的获取真正密码的概率大大降低。

MD5算法特点

  • 压缩性，任意长度的数据，算出MD5的值都是固定的
  • 容易计算，从原始数据计算出MD5值很容易
  • 抗修改性，对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，最后得到的MD5值区别都很大
  • 强抗碰撞：想找到两个不同数据，使它们MD5值相同非常困难

MD5用途

  • 文件校验，对文件进行MD5校验，就能得到文件在传输过程中有没有被篡改
  • 密码加密

MD5加密方法

  1. 初始化MessageDigest对象
  2. 传入需要计算的字符串，先使用getBytes方法生成字符串数据，在调用update方法进行更新摘要
  3. 计算摘要值，调用MessageDisgest对象的disgest方法完成计算，计算结果通过字节类型返回
  4. 处理计算结果

普遍使用加密方式有：位运算，格式化字符串，使用算法将加密后的数据转换成16进制

代码：

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public class MD5Util {  
    public final static String getMD5String(String s) {  
        char hexDigits[] = { '0', '1', '2', '3', '4',  
                '5', '6', '7', '8', '9',  
                'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' };  
        try {  
            byte[] btInput = s.getBytes();  
            //获得MD5摘要算法的 MessageDigest 对象  
            MessageDigest mdInst = MessageDigest.getInstance("MD5");  
            //使用指定的字节更新摘要  
            mdInst.update(btInput);  
            //获得密文  
            byte[] md = mdInst.digest();  
            //把密文转换成十六进制的字符串形式  
            int j = md.length;  
            char str[] = new char[j * 2];  
            int k = 0;  
            for (int i = 0; i < j; i  ) {  
                byte byte0 = md[i];  
                str[k  ] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];  
                str[k  ] = hexDigits[byte0 & 0xf];  
            }  
            return new String(str);  
        }  
        catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
            return null;  
        }  
    }  
}

MD5与Base64结合使用

base64是将任意序列的8位字节描述一种不易为人识别的形式，该算法是用64个字符来表示任意二进制数据的方法。通常用于邮件，http加密，登录用户名密码加密，可以进行加密与解密，建议它只是一种编码格式，并不是一种加密算法，不要用来加密数据

MD5加密后还要使用Base64编码原因：

  • 使用Base64算法编码后得到32位字符串长度值，有利于在数据库中进行存储

后起之秀

MD5与SHA-1是最常用的摘要算法，一个生成16字节一个生成20位字节长度，但是安全强度比较低，都被TLS(传输层安全，一种安全通信协议)禁用。

目前推荐的是SHA-2。SHA-2 实际上是一系列摘要算法的统称，总共有 6 种，常用的有 SHA224、SHA256、SHA384，分别能够生成 28 字节、32 字节、48 字节的摘要。 摘要算法保证了“数字摘要”和原文是完全等价的。所以，我们只要在原文后附上它的摘要，就能够保证数据的完整性。

对称式加密

DES与AES

  • DES默认是56位加密密钥，已经不安全
  • AES加密模式不要使用ECB模式，它不安全，所以推荐使用CBC或CFB模式,并且使用PKCS5Padding进行填充。 使用CBC模式，需要一个IV参量，就是之前随机生成的指定长度字符串，来增强加密。

最早有 ECB、CBC、CFB、OFB 等几种分组模式，但都陆续被发现有安全漏洞，所以现在基本都不怎么用了。最新的分组模式被称为 AEAD（Authenticated Encryption with Associated Data），在加密的同时增加了认证的功能，常用的是 GCM、CCM 和 Poly1305。 把上面这些组合起来，就可以得到 TLS 密码套件中定义的对称加密算法。比如：

AES128-GCM，意思是密钥长度为 128 位的 AES 算法，使用的分组模式是 GCM；ChaCha20-Poly1305 的意思是 ChaCha20 算法，使用的分组模式是 Poly1305。

在PKCS5Padding中，明确定义Block的大小是8位，而在PKCS7Padding定义中，对于块的大小是不确定的，可以在1-255之间，填充值的算法都是一样的value=k - (l mod k) ,K=块大小，l=数据长度，如果l=8, 则需要填充额外的8个byte的8 而使用NoPadding模式，要求输入的长度必须为16字节的倍数，又设置了CBC模式，还需附带一个IV参量，增加加密算法强度，而CFB不需要IV参量。其他模式加密数据长度为16*(n 1)的倍数。

代码：

代码语言：javascript复制
    private final static String HEX = "0123456789ABCDEF";
    private  static final String CBC_PKCS5_PADDING = "AES/CBC/PKCS5Padding";//AES是加密方式 CBC是工作模式 PKCS5Padding是填充模式
    private  static final String AES = "AES";//AES 加密
    private  static final String  SHA1PRNG="SHA1PRNG";//// SHA1PRNG 强随机种子算法, 要区别4.2以上版本的调用方法
    /*
     * 生成随机数，可以当做动态的密钥 加密和解密的密钥必须一致，不然将不能解密
     */
    public static String generateKey() {
        try {
            SecureRandom localSecureRandom = SecureRandom.getInstance(SHA1PRNG);
            byte[] bytes_key = new byte[20];
            localSecureRandom.nextBytes(bytes_key);
            String str_key = toHex(bytes_key);
            return str_key;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    // 对密钥进行处理
    private static byte[] getRawKey(byte[] seed) throws Exception {
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(AES);
        //for android
        SecureRandom sr = null;
        // 在4.2以上版本中，SecureRandom获取方式发生了改变
        if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 17) {
            sr = SecureRandom.getInstance(SHA1PRNG, "Crypto");
        } else {
            sr = SecureRandom.getInstance(SHA1PRNG);
        }
        // for Java
        // secureRandom = SecureRandom.getInstance(SHA1PRNG);
        sr.setSeed(seed);
        kgen.init(128, sr); //256 bits or 128 bits,192bits
        //AES中128位密钥版本有10个加密循环，192比特密钥版本有12个加密循环，256比特密钥版本则有14个加密循环。
        SecretKey skey = kgen.generateKey();
        byte[] raw = skey.getEncoded();
        return raw;
    }/*
     * 加密
     */
    public static String encrypt(String key, String cleartext) {
        if (TextUtils.isEmpty(cleartext)) {
            return cleartext;
        }
        try {
            byte[] result = encrypt(key, cleartext.getBytes());
            return Base64Encoder.encode(result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
 
    /*
    * 加密
    */
    private static byte[] encrypt(String key, byte[] clear) throws Exception {
        byte[] raw = getRawKey(key.getBytes());
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, AES);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CBC_PKCS5_PADDING);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, new IvParameterSpec(new byte[cipher.getBlockSize()]));
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(clear);
        return encrypted;
    }
    /*
     * 解密
     */
    public static String decrypt(String key, String encrypted) {
        if (TextUtils.isEmpty(encrypted)) {
            return encrypted;
        }
        try {
            byte[] enc = Base64Decoder.decodeToBytes(encrypted);
            byte[] result = decrypt(key, enc);
            return new String(result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
 
    /*
     * 解密
     */
    private static byte[] decrypt(String key, byte[] encrypted) throws Exception {
        byte[] raw = getRawKey(key.getBytes());
        SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, AES);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CBC_PKCS5_PADDING);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, new IvParameterSpec(new byte[cipher.getBlockSize()]));
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(encrypted);
        return decrypted;
    }

RSA

非对称式加密。用私钥加密必须通过公钥解密，用公钥加密必须通过私钥解密 密钥不要低于512位，512位与1024位都已经被成功破解，所以建议使用2048位密钥长度，进行数字签名

android系统的RSA实现是"RSA/None/NoPadding"，而标准JDK实现是"RSA/None/PKCS1Padding" ，这样会造成了在android机上加密后无法在服务器上解密的原因，所以得统一成JDK标准实现

RSA非对称加密内容长度有限制，1024位key的最多只能加密127位数据，否则就会报错(javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Data must not be longer than 117 bytes) ，　RSA 是常用的非对称加密算法。研究发现是由于待加密的数据超长所致。 RSA 算法规定：待加密的字节数不能超过密钥的长度值除以 8 再减去 11（即：KeySize / 8 - 11）

私钥的加解密都很耗时，所以可以根据不同的需求采用不能方案来进行加解密。个人觉得服务器要求解密效率高，客户端私钥加密，服务器公钥解密比较好

RSA算法是最流行的公钥密码算法，使用长度可以变化的密钥。RSA是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。

RSA算法原理如下：

  1. 随机选择两个大质数p和q，p不等于q，计算N=pq；
  2. 选择一个大于1小于N的自然数e，e必须与(p-1)(q-1)互素
  3. 用公式计算出d：d×e = 1 (mod (p-1)(q-1))
  4. 销毁p和q

最终得到的N和e就是“公钥”，d就是“私钥”，发送方使用N去加密数据，接收方只有使用d才能解开数据内容。

RSA的安全性依赖于大数分解，小于1024位的N已经被证明是不安全的，而且由于RSA算法进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上倍，这是RSA最大的缺陷，因此通常只能用于加密少量数据或者加密密钥，但RSA仍然不失为一种高强度的算法。

后起之秀

ECC（Elliptic Curve Cryptography）是非对称加密里的“后起之秀”，它基于“椭圆曲线离散对数”的数学难题，使用特定的曲线方程和基点生成公钥和私钥，子算法 ECDHE 用于密钥交换，ECDSA 用于数字签名。 目前比较常用的两个曲线是 P-256（secp256r1，在 OpenSSL 称为 prime256v1）和 x25519。P-256 是 NIST（美国国家标准技术研究所）和 NSA（美国国家安全局）推荐使用的曲线，而 x25519 被认为是最安全、最快速的曲线。 比起 RSA，ECC 在安全强度和性能上都有明显的优势。160 位的 ECC 相当于 1024 位的 RSA，而 224 位的 ECC 则相当于 2048 位的 RSA。因为密钥短，所以相应的计算量、消耗的内存和带宽也就少，加密解密的性能就上去了。

SQL 注入

SQL注入攻击指的是未将数据与代码进行严格的隔离，导致用户在读取数据时，错误将代码当做数据执行，导致一些安全问题，典型的例子是当对SQL语句进行拼接操作时，直接将未加转义的用户输入内容作为变量。

预防注入：

  • 过滤用户输入的参数中的特殊字符，降低注入风险
  • 禁止通过字符串拼接SQL语句，严格使用参数绑定传入的SQL参数
  • 合理使用数据库访问框架提供的防注入机制
数据加密服务 编程算法 数据库 sql

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