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AES加密

編碼

異或XOR

加解密步驟

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AES加密

從中可以知道對稱加密和公鑰密碼只能保護機密性，防止竊聽。

如果要完整性防篡改，需要用單向散列函數、消息認證碼、數字簽名技術。

這里有個關于對稱加密的一個問題：

如這個問題：對稱加密如AES。如果一串密文。有人稍微修了下。用密鑰去解會不會解出亂碼，還是解密失敗？拿java測。稍微測了幾次是解密失敗。但會不會有解出亂碼的情況？

問了一些大佬，最后總結出2個答案：

①一個鑰匙（密鑰）只能開一把鎖（加密數據）。但這樣就有一個問題既然是這樣的模式，那么這個AES，不就具備了一部分了簽名的能力，就可以防篡改了，比如https，最后是用了AES加密，那么這個數據用AES加密，是否能防篡改，而上圖中對稱加密只用來保障機密性。所以這個地方就有點矛盾了。

②亂碼和失敗都是有可能，關鍵看AES是那種加密模式，是如果修改數據的。如果是使用流模式加密，能解密，但解出來的都是亂碼。塊加密模式只要不修改最后一塊就能解密，解出來是亂碼，塊加密模式修改最后一個塊，填充校驗失敗，不能解密。

這里我做了個實驗如下代碼：
AES.java

package cn.it1995.tool;import javax.crypto.*; import java.security.InvalidKeyException; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.SecureRandom;public class AES {private SecretKey mKey;public AES(){try {KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");//創建隨機密碼，并設置種子SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();secureRandom.setSeed(System.currentTimeMillis());//初始化密鑰對象keyGenerator.init(128, secureRandom);mKey = keyGenerator.generateKey();}catch (NoSuchAlgorithmException e) {e.printStackTrace();}}public byte[] encrypt(String content){if(mKey == null){return new byte[]{-1};}try {Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, mKey);return cipher.doFinal(content.getBytes());}catch (NoSuchAlgorithmException e) {e.printStackTrace();}catch (NoSuchPaddingException e) {e.printStackTrace();}catch (BadPaddingException e) {e.printStackTrace();}catch (IllegalBlockSizeException e) {e.printStackTrace();}catch (InvalidKeyException e) {e.printStackTrace();}return new byte[]{-1};}public byte[] decrypt(byte[] content){if(mKey == null){return new byte[]{-1};}try {Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, mKey);return cipher.doFinal(content);}catch (NoSuchAlgorithmException e) {e.printStackTrace();}catch (NoSuchPaddingException e) {e.printStackTrace();}catch (BadPaddingException e) {e.printStackTrace();}catch (IllegalBlockSizeException e) {e.printStackTrace();}catch (InvalidKeyException e) {e.printStackTrace();}return new byte[]{-1};} }

Main.java

package cn.it1995.tool;import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.nio.ByteBuffer;public class Main {public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {String content = "helloWorldHelloWorld111111111111111111111111";AES aes = new AES();byte[] encrypted = aes.encrypt(new String(content));byte[] decrypt = aes.decrypt(encrypted);System.out.println("encrypted:" + new String(encrypted));System.out.println("decrypt:" + new String(decrypt));System.out.println("----------------------------------");ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(encrypted);byte[] cipher = new byte[32];bb.get(cipher, 0, 16);for(int i = 5; i < 10; i++){cipher[i] = 1;}for(int i = 0; i < 16; i++){cipher[16 + i] = encrypted[encrypted.length - 16 + i];}System.out.println("刪除（篡改）保留最后一塊：");System.out.println(new String(aes.decrypt(cipher)));} }

運行截圖：

?所以AES并不能防篡改。如果要防篡改需要用單向散列函數、消息認證碼、數字簽名技術。

編碼

編碼：將現實世界中的東西映射為比特序列的操作。如midnight：

m->0110 1101

i->0110 1001

d->0110 0100

n->0110 1110

i->0110 1001

g->0110 0111

h->0110 1000

t->0111 0100

異或XOR

這個比較有意思以前的理解為相同為0，不同的為1，

這里看到了有人用棋盤翻轉的理解方式。

理解：0表示不翻轉，1表示翻轉。

0 XOR 0 = 0；沒有翻轉

1 XOR 0 = 1；翻轉了1次

0 XOR 1 = 1；翻轉了1次

1 XOR 1 = 0；翻轉了2次

加解密步驟

A XOR B = C

C XOR B = A

一串數據與密鑰運算，得到加密數據，加密數據在與密鑰運算獲取明文。

如下：

A:0100 1100

B:1010 1010

來計算一下：

A XOR B:

0100 1100

1010 1010

----------

1110 0110

結果 XOR B：

1110 0110

1010 1010

----------

0100 1100

這里有個結論：數據a異或數據b得到數據c，數據c再與數據數據b異或，可以得到數據a。

圖像是這樣的：

下面使用Qt來實現這個加密。

編程實例

程序運行截圖如下：

先是一個蠟筆小新的彩色圖：

?下面是《山坡羊·潼關懷古》

?原理就是上面說的，通過這種方式實現圖片掩蓋。這里水印也可以這么搞。

工程如下：

源碼如下：

Widget.h

#ifndef WIDGET_H #define WIDGET_H#include <QWidget>QT_BEGIN_NAMESPACE namespace Ui { class Widget; } QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget {Q_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private:Ui::Widget *ui;uchar *m_secPtr;uchar *m_xorPtr;uchar *m_retPtr; }; #endif // WIDGET_H

?Widget.cpp

#include "Widget.h" #include "ui_Widget.h" #include <QImage> #include <QDebug> #include <QRandomGenerator>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {ui->setupUi(this);QImage pix(":/tghg.png");uchar *oriPtr = pix.bits();int picSize = pix.sizeInBytes();m_secPtr = new uchar[picSize];m_xorPtr = new uchar[picSize];m_retPtr = new uchar[picSize];//生成密鑰圖片for(int i = 0; i < picSize; i++){m_secPtr[i] = QRandomGenerator::global()->bounded(256);}ui->originLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(pix));ui->secLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(QImage(m_secPtr, pix.width(), pix.height(), pix.format())));for(int i = 0; i < picSize; i++){m_xorPtr[i] = oriPtr[i] ^ m_secPtr[i];}ui->xorLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(QImage(m_xorPtr, pix.width(), pix.height(), pix.format())));//還原for(int i = 0; i < picSize; i++){m_retPtr[i] = m_xorPtr[i] ^ m_secPtr[i];}ui->retLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(QImage(m_retPtr, pix.width(), pix.height(), pix.format()))); }Widget::~Widget() {delete ui;delete this->m_retPtr;delete this->m_secPtr;delete this->m_xorPtr; }

main.cpp

#include "Widget.h"#include <QApplication>int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);Widget w;w.show();return a.exec(); }

源碼打包下載地址：

Qt/XorPic at master · fengfanchen/Qt · GitHub

總結

以上是生活随笔為你收集整理的信息安全工程师-AES密码技术及XOR图像遮盖技术（JavaC++）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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