還記得上初二的那年夏天，班里來了一個新同學，他就住在我家對面的樓里，于是我們一起上學放學，很快便成了最要好的朋友。

我們決定發(fā)明一套神秘的溝通方式，任何人看到都不可能猜到它的真實含義。

我們第一個想到的就是漢語拼音，但很顯然光把一個句子變成漢語拼音是不夠的，于是我們把26個英文字母用簡譜的方式從低音到高音排起來，就得到了一個簡單的密碼本：把“我們都是好朋友”用這個密碼本變換之后就得到了這樣的結果：小時候玩這個游戲樂此不疲，覺得非常有趣。

上大學后，有幸聽盧開澄教授講《計算機密碼學》，才知道原來我們小時候玩的這個游戲遠遠不能稱之為加密。

那么到底什么是加密呢?什么是加密?把字符串123456經過base64變換之后，得到了MTIzNDU2，有人說這是base64加密。

把字符串123456經過md5變換之后，得到了E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E，有人說這是md5加密。

從嚴格意義上來說，不管是base64還是md5甚至更復雜一些的sha256都不能稱之為加密。

一句話，沒有密鑰的算法都不能叫加密。

編碼(Encoding)是把字符集中的字符編碼為指定集合中某一對象(例如：比特模式、自然數(shù)序列、8位字節(jié)或者電脈沖)，以便文本在計算機中存儲和通過通信網(wǎng)絡的傳遞的方法，常見的例子包括將拉丁字母表編碼成摩爾斯電碼和ASCII。

base64只是一種編碼方式。

雜湊(Hashing)是電腦科學中一種對資料的處理方法，通過某種特定的函數(shù)/算法(稱為雜湊函數(shù)/算法)將要檢索的項與用來檢索的索引(稱為雜湊，或者雜湊值)關聯(lián)起來，生成一種便于搜索的資料結構(稱為雜湊表)。

雜湊算法常被用來保護存在資料庫中的密碼字符串，由于雜湊算法所計算出來的雜湊值具有不可逆(無法逆向演算回原本的數(shù)值)的性質，因此可有效的保護密碼。

常用的雜湊算法包括md5, sha1, sha256等。

加密(Encryption)是將明文信息改變?yōu)殡y以讀取的密文內容，使之不可讀的過程。

只有擁有解密方法的對象，經由解密過程，才能將密文還原為正常可讀的內容。

加密分為對稱加密和非對稱加密，對稱加密的常用算法包括DES, AES等，非對稱加密算法包括RSA，橢圓曲線算法等。

在古典加密算法當中，加密算法和密鑰都是不能公開的，一旦泄露就有被破解的風險，我們可以用詞頻推算等方法獲知明文。

1972年美國IBM公司研制的DES算法(Data Encryption Standard)是人類歷史上第一個公開加密算法但不公開密鑰的加密方法，后來成為美國軍方和政府機構的標準加密算法。

2002年升級成為AES算法(Advanced Encryption Standard)，我們今天就從AES開始入手學習加密和解密。

準備工具通常情況下，加解密都只需要在服務端完成就夠了，這也是網(wǎng)上大多數(shù)教程和樣例代碼的情況，但在某種特殊情況下，你需要用一種語言加密而用另一種語言解密的時候，最好有一個中立的公正的第三方結果集來驗證你的加密結果，否則一旦出錯，你都不知道是加密算法出錯了，還是解密算法出錯了，對此我們是有慘痛教訓的，特別是如果一個公司里，寫加密的是前端，用的是js語言，而寫解密的是后端，用的是java語言或者php語言或者go語言，則雙方更需要有這樣一個客觀公正的平臺，否則你們之間必然會陷入永無休止的互相指責的境地，前端說自己沒有錯，是后端解密解錯了，后端說解密沒有錯，是前端加密寫錯了，而事實上是雙方都是菜鳥，對密碼學一知半解，在這種情況下浪費的時間就更多。

在線AES加密解密就是這樣的一個工具網(wǎng)站，你可以在上面驗證你的加密結果，如果你加密得到的結果和它的結果完全一致，就說明你的加密算法沒有問題，否則你就去調整，直到和它的結果完全一致為止。

反之亦然，如果它能從一個密文解密解出來，而你的代碼解不出來，那么一定是你的算法有問題，而不可能是數(shù)據(jù)的問題。

我們先在這個網(wǎng)站上對一個簡單的字符串123456進行加密。

下面我們對網(wǎng)站上的所有選項逐個解釋一下：AES加密模式：這里我們選擇的是ECB(ee cc block)模式。

這是AES所有模式中最簡單也是最不被人推薦的一種模式，因為它的固定的明文對應的是固定的密文，很容易被破解。

但是既然是練習的話，就讓我們先從最簡單的開始。

填充：在這里我們選擇pkcs標準的pkcs7padding。

數(shù)據(jù)塊：我們選擇128位，因為java端解密算法目前只支持AES128，所以我們先從128位開始。

密鑰：因為我們前面選擇了128位的數(shù)據(jù)塊，所以這里我們用128 / 8 = 16個字節(jié)來處理，我們先簡單地填入16個0，其實你也可以填寫任意字符，比如abcdefg1234567ab或者其它，只要是16個字節(jié)即可。

理論上來說，不是16個字節(jié)也可以用來當密鑰，優(yōu)秀的算法會自動補齊，但是為了簡單起見，我們先填入16個0。

偏移量：置空。

因為是ECB模式，不需要iv偏移量。

輸出：我們選擇base64編碼方式。

字符集：這里因為我們只加密英文字母和阿拉伯數(shù)字，所以選擇utf-8和gb2312都是一樣的。

好了，現(xiàn)在我們知道按照以上選項設置好之后的代碼如果加密123456的話，應該輸出DoxDHHOjfol/2WxpaXAXgQ==，如果不是這個結果，那就是加密端的問題。

AES-ECB1. AES-ECB的Javascript加密為了完成AES加密，我們并不需要自己手寫一個AES算法，不需要去重復造輪子。

但如何選擇js的加密庫是個很有意思的挑戰(zhàn)。

我們嘗試了很多方法，一開始我們嘗試了aes-js這個庫，但它不支持RSA算法，后來我們看到Web Crypto API這種瀏覽器自帶的加密庫，原生支持AES和RSA，但它的RSA實現(xiàn)和Java不兼容，最終我們還是選擇了Forge這個庫，它天生支持AES的各種子集，并且它的RSA也能和Java完美配合。

使用forge編寫的js代碼實現(xiàn)AES-ECB加密的代碼就是下面這些：constcipher=forge.cipher.createCipher('AES-ECB','這里是16字節(jié)密鑰');cipher.start();cipher.update(forge.util.createBuffer('這里是明文'));cipher.finish();constresult=forge.util.encode64(cipher.output.getBytes())forge的AES缺省就是pkcs7padding，所以不用特別設置。

運行它之后你就會得到正確的加密結果。

2. AES-ECB的Java解密接下來我們看看Java端的解密代碼該如何寫：try{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,newSecretKeySpec("這里是16字節(jié)密鑰".getBytes(),"AES"));Stringplaintext=newString(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode("這里是明文".getBytes())),"UTF-8");System.out.println(plaintext);}catch(Exceptione){System.out.println("解密出錯："+e.toString());}注意這里我們用到的是PKCS5Padding，上面加密的時候不是用的是pkcs7padding嗎?怎么這里變成5了呢?我們先來了解一下什么是pkcs。

pkcs的全稱是Pubpc Key Cryptography Standards(公鑰加密標準)，這是RSA實驗室制定的一系列的公鑰密碼編譯標準，比較著名的有pkcs1, pkcs5, pkcs7, pkcs8這四個，它們分別管理的是不同的內容。

在這里我們只是用它來填充，所以我們只關注pkcs5和pkcs7就夠了。

那么pkcs5和pkcs7有什么區(qū)別呢?其實在填充方面它們兩個的算法是一樣的，pkcs5是pkcs7的一個子集，區(qū)別在于pkcs5是8字節(jié)固定的，而pkcs7可以是1到255之間的任意字節(jié)。

但用在AES算法上，因為AES標準規(guī)定塊大小必須是16字節(jié)或者24字節(jié)或者32字節(jié)，不可能用pkcs5的8字節(jié)，所以AES算法只能用pkcs7填充。

但是由于java早期工程師犯的一個命名上的錯誤，他們把AES填充算法的名稱設定為pkcs5，而實際實現(xiàn)中實現(xiàn)的是pkcs7，所以我們在java端開發(fā)解密的時候需要使用pkcs5。

AES-CBC談完了不安全的AES-ECB，我們來做一下相對安全一些的AES-CBC模式。

1. AES-CBC的Javascript加密直接上代碼：constcipher=forge.cipher.createCipher('AES-CBC','這里是16字節(jié)密鑰');cipher.start({iv:'這里是16字節(jié)偏移量'});cipher.update(forge.util.createBuffer('這里是明文'));cipher.finish();constresult=forge.util.encode64(cipher.output.getBytes());跟上面的AES-ECB差不多，唯一區(qū)別只是在start函數(shù)里定義了一個iv。

2. AES-CBC的Java解密下面是Java代碼：try{Ciphercipher=Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,newSecretKeySpec("這里是16字節(jié)密鑰".getBytes(),"AES"),newIvParameterSpec("這里是16字節(jié)偏移量".getBytes()));Stringplaintext=newString(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode("這里是明文".getBytes())),"UTF-8");System.out.println(plaintext);}catch(Exceptione){System.out.println("解密出錯："+e.toString());}也是同樣，跟上面用AES-ECB時的模式幾乎一模一樣，只是增加了一個IvParameterSpec，用來生成iv，在cipher.init里面增加了一個iv參數(shù)，除此之外完全相同，就這樣我們就已經實現(xiàn)了一個簡單的CBC模式。

RSA但是以上兩種做法都明顯是非常不安全的，因為我們把加密用的密鑰和iv參數(shù)都直接暴露在了前端，為此我們需要一種更加安全的加密方法——RSA。

因為RSA是非對稱加密，即使我們把加密用的公鑰完全暴露在前端也不必擔心，別人即使截獲了我們的密文，但因為他們沒有解密密鑰，是無法解出我們的明文的。

1. 生成密鑰對要用RSA加密，首先我們需要生成一個公鑰和一個私鑰，我們可以直接執(zhí)行命令ssh-keygen。

它會問我們密鑰文件保存的文件夾，注意一定要單獨找一個文件夾存放，不要放在缺省文件夾下，否則你日常使用的ssh公鑰和私鑰就都被覆蓋了。

得到公鑰文件之后，由于這個公鑰文件是rfc4716格式的，而我們的forge庫要求一個pkcs1格式的公鑰，所以這里我們需要把它轉換成pem格式(也就是pkcs1格式)：ssh-keygen-f公鑰文件名-mpem-e2. RSA的Javascript加密得到pem格式的公鑰之后，我們來看一下js的代碼：forge.util.encode64(forge.pki.pubpcKeyFromPem('-----BEGINRSAPUBLICKEY-----MIIBCfdsafasfasfafsdaafdsaAB-----ENDRSAPUBLICKEY-----').encrypt('這里是明文','RSA-OAEP',{md:forge.md.sha256.create(),mgf1:{md:forge.md.sha1.create()}});一句話就完成整個加密過程了，這就是forge的強大之處。

3. RSA的Java解密接下來我們看解密。

對于私鑰，因為Java只支持PKCS8，而我們用ssh-keygen生成的私鑰是pkcs1的，所以還需要用以下命令把pkcs1的私鑰轉換為pkcs8的私鑰：opensslpkcs8-topk8-informPEM-outformPEM-nocrypt-in私鑰文件名-out導出文件名得到pkcs8格式的私鑰之后，我們把這個文件的頭和尾去掉，然后放入以下Java代碼：try{Ciphercipher=Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(newPKCS8EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode("這里是私鑰"))));Stringplaintext=newString(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode("這里是密文".getBytes())),"UTF-8");System.out.println(plaintext);}catch(Exceptione){System.out.println("解密出錯："+e.toString());}和上面的AES解密類似，只是增加了KeyFactory讀取PKCS8格式私鑰的部分，這樣我們就完成了Java端的RSA解密。

以上我們用最簡單的方式實現(xiàn)了js端加密，java端解密的過程，感興趣的朋友可以在這里下載文件加密系統(tǒng)親自驗證一下數(shù)據(jù)加密的效果。