加密算法说明(Base64、MD5、DES)

10年前

A).  Base64

Base64编码的思想是是采用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将需要编码的数据拆分成字节数组。 以3个字节为一组。按顺序排列24位数据,再把这24位数据分成4组,即每组6位。再在每组的的最高位前补两个0凑足一个字节。这样就把一个3字节为一组 的数据重新编码成了4个字节。当所要编码的数据的字节数不是3的整倍数,也就是说在分组时最后一组不够3个字节。这时在最后一组填充1到2个0字节。并在 最后编码完成后在结尾添加1到2个“=”。例:将对ABC进行BASE64编码首先取ABC对应的ASCII码值。A(65)B(66)C(67)。再取 二进制值A(01000001)B(01000010)C(01000011),然后把这三个字节的二进制码接起来 (010000010100001001000011),再以6位为单位分成4个数据块并在最高位填充两个0后形成4个字节的编码后的值 (00010000)(00010100)(00001001)(00000011)。蓝色部分为真实数据。再把这四个字节数据转化成10进制数得 (16)(20)(19)(3)。最后根据BASE64给出的64个基本字符表,查出对应的ASCII码字符(Q)(U)(J)(D)。这里的值实际就是 数据在字符表中的索引。注:BASE64字符表:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/

解码过程就是把4个字节再还原成3个字节再根据不同的数据形式把字节数组重新整理成数据。

B).  DES

DES是Data Encryption Standard(数据加密标准)的缩写。DES是一个分组加密算法,他以64位为分组对数据加密。同时DES也是一个对称算法:加密和解密用的是同一个 算法。它的密匙长度是56位(因为每个第8位都用作奇偶校验),密匙可以是任意的56位的数,而且可以任意时候改变。其中有极少量的数被认为是弱密匙,但 是很容易避开他们。所以保密性依赖于密钥。

DES对64(bit)位的明文分组M进行操作,M经过一个初始置换IP置换成m0,将m0明文分成左半部分和右半部分 m0=(L0,R0),各32位长。然后进行16轮完全相同的运算,这些运算被称为函数f,在运算过程中数据与密匙结合。经过16轮后,左,右半部分合在 一起经过一个末置换,这样就完成了。在每一轮中,密匙位移位,然后再从密匙的56位中选出48位。通过一个扩展置换将数据的右半部分扩展成48位,并通过 一个异或操作替代成新的32位数据,在将其置换换一次。这四步运算构成了函数f。然后,通过另一个异或运算,函数f的输出与左半部分结合,其结果成为新的 右半部分,原来的右半部分成为新的左半部分。将该操作重复16次,就实现了。

解密过程:在经过所有的代替、置换、异或盒循环之后,你也许认为解密算法与加密算法完全不同。恰恰相反,经过精心选择的各种操作,获得了一 个非常有用的性质:加密和解密使用相同的算法。DES加密和解密唯一的不同是密匙的次序相反。如果各轮加密密匙分别是K1,K2,K3….K16那么解密 密匙就是K16,K15,K14…K1。

C).  MD5

MD5的全称是Message-DigestAlgorithm 5,Message-Digest泛指字节串(Message)的Hash变换,就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数。请注意我使用了"字节 串"而不是"字符串"这个词,是因为这种变换只与字节的值有关,与字符集或编码方式无关。 MD5将任意长度的"字节串"变换成一个128bit的大整数,并且它是一个不可逆的字符串变换算法,换句话说就是,即使你看到源程序和算法描述,也无法 将一个MD5的值变换回原始的字符串,从数学原理上说,是因为原始的字符串有无穷多个,这有点象不存在反函数的数学函数。

MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹),以防止被"篡改"。举个例子,你将一段话写在一个叫 readme.txt文件中,并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案,然后你可以传播这个文件给别人,别人如果修改了文件中的任何内 容,你对这个文件重新计算MD5时就会发现。如果再有一个第三方的认证机构,用MD5还可以防止文件作者的"抵赖",这就是所谓的数字签名应用。

MD5还广泛用于加密和解密技术上,在很多操作系统中,用户的密码是以MD5值(或类似的其它算法)的方式保存的,用户Login的时候,系统是把用户输入的密码计算成MD5值,然后再去和系统中保存的MD5值进行比较,而系统并不"知道"用户的密码是什么。

一些黑客破获这种密码的方法是一种被称为"跑字典"的方法。有两种方法得到字典,一种是日常搜集的用做密码的字符串表,另一种是用排列组合方法生成 的,先用MD5程序计算出这些字典项的MD5值,然后再用目标的MD5值在这个字典中检索。即使假设密码的最大长度为8,同时密码只能是字母和数字,共 26+26+10=62个字符,排列组合出的字典的项数则是P(62,1)+P(62,2)....+P(62,8),那也已经是一个很天文的数字了,存 储这个字典就需要TB级的磁盘组,而且这种方法还有一个前提,就是能获得目标账户的密码MD5值的情况下才可以。