密码学前言：
网络数据传输威胁：
1、数据窃取
2、数据篡改
3、身份伪装
信息安全问题：
就是服务器和数据库被入侵（Hack）
1、在传输过程中
2、在存储过程中
那么如何解决这些问题呢？
密码学就可以解决这些问题，利用加密、解密算法，完美的保障用户的安全，达到高效信任的网络通 信。
密码学：
密码学是一种将数据加密处理，保障数据的安全，防止第三方或工众访问私人信息，可对数据进行加密解密。
加密算法 + 解密算法 = 密码学
密码学的核心是算法，算法的核心是密钥。
密码学 --> 算法 ---> 密钥
注意：密码学是通用的，加密解密和语言无关，什么需要都能进行加密解密，无非就是调用的api不同。
密码学分类：
编码解码
Base64编码表：
A~Z、a~z、0~9、+、/
Base64编码步骤：
1、将指定的数据对照ASCII码表，转为2进制，8位1组，不够高位补0
2、然后6位一组，最后一组不够长低位补0
3、计算出来6位一组的十进制作为下标对照base64表，
4、取出最终结果，四位一组，最后一组不够长补=
Base58编码表：
1~9、A~Z、a~z (不包含数字"0"、大写字母o"O"、小写字母L"l"、大写字母i "I")
注意：双引号里面的就是不包含的。
Base58步骤：
1、将数据对照ASCII码表，然后算出16进制
2、16进制的每一位按权展开，然后相加，求出总和
3、总和%58，直到余数<= 57
4、从上往下取出余数，作为下标对照base58表，得出结果
5、结果反转，得出最终结果
hash算法
hash算法是将不定长的字符串，计算成长度固定，不可逆的杂凑字符串。他是单向散列算法，就是结果不可逆推具有唯一性。如果数据不需要进行还原，只用于快速校验，选择hash是很好的选择。
hash特点：
正向快速：可以短时间快速计算出hash结果值
逆向困难：就是计算出来的hash结果值不可在短时间内计算出元数据
输入敏感：就是输入的数据稍微有一点偏差，计算出来的hash值都是千差万别的
强抗碰撞性：不同的输入很难产生相同的输出hash值，结果唯一性。
Hash分类：
MD4、MD5（长度128位，但是不安全，已经被破解了
SHA1（长度160位，也不安全，被破解了）
SHA2系列：SHA224,、SHA256（长度256位，32字节，安全）、SHA384、SHA512
SHA3系列：又名Keccak算法，以太坊系统就是用的这个算法
拓展：比特币系统用的是sha256算法，以太坊系统用的就是Keccak算法
异或运算：算出两数二进制，然后进行比较，相同为0，不同为1
位运算：转为二进制，然后<< ,高位舍弃，低位补0；>> 低位舍弃，高位补0，
&：全0位0，全1为1。
|：有1位1，全0为0。
^：相同为0，不同为1。
sha256计算过程
1、附加填充比特，直到最后长度满足448 ， 长度%512 = 448、最后面先补1个1，后面的全部补0
2、附加长度值，补64bit， 补到512位，就是把长度值添加到结果的后面（如果元数据的长度是8，那么前面就 补58个0）。
3、初始化缓存
512/32 = 16(说明有16个16进制)
A ~ H
质数：2,3,5,7,11,13,17,19....
进行平方根
取小数位的前32位，转换为16进制的值，作为256bit缓存值，当作结果。
4、计算，处理512bit的报文序列
通过& ^ | 等进行运算，一直推算，压缩成32字节的最终结果
注意：步骤3和步骤4非常的复杂 ，这里说的不是很正确和完整。
hash和加密区别：
hash：单向散列函数，逆向困难，长度固定，（仅验证，不还原）
加密：只要知道密钥结果可推算回来，可逆，长度不一致，（加密解密，还原数据）
原则：
如果仅用于比较验证，后期不需要 进行还原数据，那么就使用hash算法，
如果被保护的数据需要进行还原，则使用加密
分组加密
分组加密是指将指定的明文数据按固定长度分组之后进行加密处理。
注意：不管是对称还是非对称算法都需要先进行分组，然后和密钥进行运算。这样也能提高效率。
一次性密码本没有进行分组处理
明文数据按照多少位进行分组依赖于密钥长度。
分组模式 == 加密模式
ECB（电子密码本）
特点：相同的明文永远加密成相同长度的密文
缺点：不安全，可以进行频率分析攻击，根据密文和明文出现的频率，判断出原始数据，风险高
CBC（密文分组链接模式）
特点：先异或，后加密
第二步加密就是真正的 算法，核心
运算特点：当前加密的数据依赖于上一个分组产生的密文结果
密钥流：依赖上一个分组产生的密文
缺陷：
链式加密，其中只要有一个分组出现问题，后面的不能正常运行。
无法对中间分组数据单独进行加密
运算过程：
分组1和向量IV进行异或运算 ---> 然后进行加密，得到密文1 --->密文1 和下一组明文数据2进行异或 ---> 然后进行加密 ---> 得到密文2 ---> 密文2和明文数据组3进行异或 ---> 然后进行加密 --->得到密文3 ---> 一直重复上面步骤
CFB（密文反馈模式）
特点：先加密，后异或
分组1和谁进行异或：当然是加密后的初识向量IV
密钥流：就是每一次生成的密钥都不一样，依赖密文加密后得到密钥
总结：上一组的输出作为下一组的输入，再进行异或
运算步骤：
初识IV进行加密 ---> 然后和明文分组1进行异或 ---> 得到输出密文1 ---> 密文1作为输入进行加密 ---> 和明文分组2进行异或 ---> 得到密文2 ---> 密文2进行加密 ---> 和明文分组3进行异或 ---> 得到密文4 ......
OFB（输出反馈模式）
就是一直对向量IV进行加密
运算步骤：
向量IV进行加密 ---> 然后和明文分组1进行异或运算 ---> 得到密文分组1 ---> 加密后的向量IV再次加密 ---> 和明文分组2进行异或 ---> 得到密文分组2 ---> 加密后的IV再次加密 ---> 和明文分组3进行异或 ---> 得到密文3 .......
OFB和CFB的区别：密钥的生成方式不一样。
CTR（计数器模式）
就是一直对计数器加密，然后实现异或，计数器是自增的
密钥流：依赖加密后的计算器
运算过程：
先对明文进行分组，每一次分组都会产生1个逐次累加的计数器 ---> 计数器进行加密 ---> 和明文分组1进行异或 ---> 得到密文1 ----> 分组2对应的计算器加密 ----> 和明文分组2进行异或 ---> 得到密文2 ---> 计数器3 进行加密 ---> 和明文分组3进行异或 ----> 得到密文3 .....
注意：上述说的密钥流都是基于异或运算前的输入数据。
注意：由于CBC每一次运算都会产生一个子密钥，但是密钥 流不是密钥，而是上一个分组的加密后的密文，然后进行异或运算，所以，CBC模式不存在最终的密钥。
注意：每一次分组的最后一组都不会是等于够分组长度，所以我们要进行补码，也就是填充。
填充模式 == 补码
计算补码值：分组长度 - （明文长度%分组长度）
blockSize - len(cipherText) % blockSize
PKCS5填充
每一个填充的字节都纪录了填充的字节数
"a" 填充后结果：[97 7 7 7 7 7 7 7] (8 - 1%8 = 7 个7)
"ab" 填充结果为：[97 98 6 6 6 6 6 6 ] （8 - 2 %8 = 6个6）
Zeros填充
也叫0填充，全部填充为0的字节
"a" 填充结果为：[97 0 0 0 0 0 0 0 ] （8 - 1 %8 = 7个0）
"ab" 填充结果为：[97 98 0 0 0 0 0 0 ] （8 - 2 %8 = 6个0）
注意：我们计算补码值都是按照字节来计算的，就是分组长度也转为了byte[] ，明文长度也是字节表示
拓展：
Go语言填充补码函数：bytes.Repeat(填充的字节，填充的)
对称加密
对称加密优点：
计算量小，加密速度快，加密效率高。
注意：计算量小是指每次数据进行分组的长度不能太大，然后进行计算。
对称加密缺点：
密钥key安全问题没有得到保障。
对称加密三要素：
1.明文：原数据
2.密钥 ：双方约定的钥匙，会根据算法的不同长度不同
3.加密算法：以什么方式进行加密，常用的有(des，3des，Aes，rc)
对称解密三要素：
1.密文：加密后的没铭文数据
2.密钥：一定要一样
3.解密算法：可能要和加密的相同，也可能异同(例如凯撒尔密码)
对称加密代表：
一次性密码本：
特点：
密钥的长度必须和明文数据的长度一样，密钥不能重复使用。
缺点：
不能进行分组处理，明文数据太长密钥就也要过长，这样计算的复杂度就越高，效率就低。
实现过程：
先产生一个和明文长度一致的真随机比特序列 ----> 明文和密钥进行异或运算 ---> 得到密文
面临问题：
密钥重用问题：密钥不能重复使用
密钥传输问题：如何将密钥安全的发送
密钥保存问题：密文多，密钥就多，资源占用大
密钥同步问题：明文过长，密钥就需要同等的长度
密钥生成问题：困难，因为真随机数，计算量大
DES：
密钥长度：64位 8字节
有效密钥：56位 （8位去做奇偶校验）
分组长度：64位
des算法入口参数：
Key：密钥(8个字节共64位)
Date：数据
Mode：为Des的工作方式，加密或者解密
运算过程：
①将64位分为左右两部分 ---> 右边32位进行加入轮函数进行运算 ---> 得到子密钥 ---> 子密钥和左边进行异或运算 ---> 得到左边的密文
②左右换位置 ---> 右边(原左边)进行轮函数运算 ----> 得到子密钥 ---> 和左边的(原右边) 进行异或运算 ---> 得到右边32位的密文。
注意：一共要进行16轮运算
代码实现步骤：
分组、补码、模式、工作模式、表现形式加密
des.NewCipher()详解：
1.创建加密块对象，把密钥传入当作初始密钥
2.利用8byte[] 字节的密钥进行轮运算，产生16个56bit位别的有效子密钥。
3DES
密钥长度：64位，8字节
有效位数：56位
分组长度：64位
3des算法入口参数：
Key：密钥(24个字节共192位)
Date：数据
Mode：为Des的工作方式，加密或者解密
实现过程：
其实就是每一轮进行3次des运算，24字节的密钥要分割成3组。
DES和3DES的相同点和区别：
相同点：
有效密钥数是一样的，都是56bit
总轮数相同，都是16轮
每次运算的密钥长度是一样的。
区别：
des的入口参数密钥长度：8byte[] ,64bit
3des 的入口参数密钥长度：24byte[] , 192bit
des有效密钥：56位
3des总有效密钥：168位
des.NewTripleDESCipher()详解：
1.24字节密钥传入，创建加密块对象，
2.对初始密钥进行分割，形成3个8byte字节的密钥
3.利用8字节的密钥产生16个56位的有效子密钥（1轮产生16个），3des总子密钥：16*3个
注意：这里说的每一轮3次des，其实是加密、解密、加密，
AES
密钥长度：
16字节128bit （10轮）
24字节192bit （12轮）
32字节256bit （14轮）
运算过程：
1.字节替换 2.行移位 3.混合列 4.异或运算
轮运算：就是那个计算过程需要迭代几次。
aes.NewCBCEncrypter() 详解：
1.创建加密块block对象
2.判断密钥长度是否符合，符合确定轮数（16byte == 10轮，24byte == 12轮，32byte == 14轮）
3.符合进行轮运算
注意：AES是使用最为广泛的加密算法，而且他的安全性很好，效率也高。
每一轮出现的子密钥都是单独的，因为是CBC分组模式，所以不存在总子密钥，他不是密钥流。
RC
是不公开的对称加密算法。
注意：对称加密的密钥需要双方提前商议好，而且密钥需要进行传输交互，这个传输的过程就很危险，所以，对称加密面临 “key安全问题”。所以有了非对称加密。
非对称加密
公钥加密，私钥解密 --- 非对称加密
私钥签名，公钥验签 --- 数字签名
就是每个人都有两把钥匙，公钥和私钥
公钥：公开的
私钥：严格保密
非对称分类：
RSA
RSA是基于大质数理论，其本质是质因数分解
密钥长度：
512bit (rsa最低要求)
1024bit
2048bit
4096bit
实现过程：
1、首先在一台设备上生成密钥对，
2、然后把公钥发送给发送者
3、发送者使用公钥进行加密，得到密文
4、然后 发送者将密文发送给 接收者，
5、接收者使用私钥进行对密文解密 ，得到明文数据
注意：这个过程私钥始终没有在 网络上进行传输，只是传输了密文和公钥，所以，非对称加密的私钥 要严格保存，然后这个过程也是非常安全的 。
RSA算法过程：
1、选择两个不相等的质数，（p，q）
2、取p，q的乘积N
3、计算p-1 和q-1的乘积temp，空集φ。
4、随机选择一个整数E，0< E<temp
5、计算E的模反元素D，公式为：E*D %N = 1；注意：D是需要进行推算的，1开始推算
例如：
E * D % temp =1
3 * 1 % 20 = 3
3 * 2 % 20 = 6
….
3 * 7 %20 = 1
6、公钥是（N，E），私钥是（N，D）
密文 = 明文^E % N （N就是乘积的值）
明文 = 密文^D % N (D是计算出的模反元素)
代码实现：
一：生成pem证书文件
生成privateKey.pem + pubicKey.pem，保存在本地
二：加密解密
解析证书 文件 ，读取到privateKey + publicKey
加密：传入公钥pub 、数据data ，返回密文
解密：传入私钥pri、密文cipherText，返回明文
签名：传入私钥pri，明文的数据摘要dataHash(32字节)，返回签名数据signText
验签：传入公钥pub，数据摘要dataHash，签名数据SignText
der格式：类型字段 + 长度字段 + 值字段 + 结束字段
der ： type + length + value + end
注意：这里的验签就是将原文数据和签名数据一起发送了，然后收方使用公钥验签得到数字摘要datahash1，然后然后接受者再使用hash算法对原文hash计算得到数字摘要2，然后比对数字1和数字摘要2，看是否一致。
DSA
数据签名算法，只用作签名
椭圆曲线加密算法
ECC
是基于椭圆曲线理论，他是计算很多的交点，然后只会随机选择一个点作为私钥。
密钥长度：
106bit
132bit
160bit 20字节
椭圆曲线要求：
k这个线不能是奇异的光滑的，必须要有曲率。
点和点必须对称，就是这个曲线必须是对称的，复元
算法过程：
1、计算负元
2、通过该负元通过取模公式得到逆元
3、计算曲率K
4、计算出x的点， 公式为：x = K^2 - x1 - x2 mod 23
5、计算y的点, 公式为：y = k(x1 - x) - y1 mod 23
注意：23就是有限域
ECC相比于RSA具有很多的 优势，他们是竞争关系，但是ecc相对复杂。
ECC和RSA的对比：
ECC密钥长度比RSA短，所以速度更快
但是安全性是rsa的10倍
效率也一样
ecc占用的带宽比rsa小，存储空间也小
注意：ECC的安全基于算法，并不是基于密钥长度。
ECDSA
是ECC系列的分支，他主要用于私钥签名，公钥验签，
密钥长度：256位，32字节
ECDSA签名验签思路： 1、生成密钥对，返回私钥和公钥 2、sha256算法加密原文数据，返回32字节的数字摘要 3、然后传入私钥和数字摘要进行签名，得出r 和 s 的值 4、把公钥，数字摘要，r 和 s 的值传入验签，验签结果为true为验签成功
对称和非对称加密算法的区别：
对称加密：
密钥相同，只有一个
计算效率高
交互需要传输密钥
加密强度低，不安全
代表算法：DES、3DES、AES、RC
非对称加密：
密钥不同，至少两个
计算效率没有对称加密高
交互不需要传输密钥
加密强度非常高，安全
代表算法：RSA、DSA、ECC、ECDSA
数字签名
数字签名作用：
保证数据来源的合法性
保证数据的正确性
数字签名流程：
（签名）
发送方使用hash算法对原文进行hash计算，得到数字摘要
发送方使用私钥对数字摘要进行签名，得到签名数据
发送发将原文和签名数据一起发送
（验签）
接收方使用公钥对数字签名数据进行验签得到数字摘要1（消息来源的合法性）
接收方对原文进行hash计算，得到数字摘要2
比对数字摘要1 和 数字摘要2是否相等，一致的话就合法，不一致说明数据在中途被篡改，不安全（消息的正确性）
数字签名满足的要求：
签名不可伪造（私钥生成的），
签名不可抵赖（私钥盖章）
签名不可篡改（hash，元数据不能篡改）
签名不可复制（签名和原文是不可分割的整体）
签名的识别相对容易，任何人都能验证签名的有效性。（公钥验签，一对多）
https认证过程：
核心：
公钥（加密）
私钥（解密）
过程：
client通过https发送请求给 ---> Server --->返回证书(公钥)给客户端 ---> 检查证书合法性---->生成随机数 --->（用来当作密钥） ---> 使用密钥对数据加密（对称加密）--->
使用公钥对密钥进行加密 ---> 将加密后的密钥与数据发送到server ---> 使用自己的私钥解密密钥 ---> 使用解密后的密钥解密数据
拓展：
CA：证书认证颁发机构
x509：是证书文件的规范格式，一般用来作为证书文件的规范标准。
.pem文件：就是一个x509标准的数字证书，里面存储用户的私钥和公钥等。
PKCS：是公开加密标准，一般会用于公钥的格式化输出。
Der格式：就是ASN.1对象标准的编码格式。
ASN.1：是一种标准，描述了一种对数据进行表示、编码、传输和解码的数据格式。
公式
求模公式：A % B = A-(A/B) * B
求补码值：分组长度 - 明文长度%分组长度
