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古典密码学
起源于古代战争：在战争中，为了防⽌书信被截获后重要信息泄露，⼈们开始对书 信进⾏加密。
移位式加密
如密码棒，使⽤布条缠绕在⽊棒上的⽅式来对书信进⾏加密 加密算法：缠绕后书写 密钥：⽊棒的尺⼨
替换式加密
按规则使⽤不同的⽂字来替换掉原先的⽂字来进⾏加密。
现代密码学
- 可以加密任何⼆进制数据
- ⾮对称加密的出现使得密码学有了更⼴泛的⽤途：数字签名
对称加密
- 通信双⽅使⽤同⼀个密钥，使⽤加密算法配合上密钥来加密，解密时使⽤加密过程 的完全逆过程配合密钥来进⾏解密。
- 特点：加密是解密使用相同密钥，但加密和解密算法不同，解密算法是加密算法的逆运算。
- 算法：DES（56 位密钥，密钥太短⽽逐渐被弃⽤）、AES（128 位、192 位、256 位密钥， 现在最流⾏）
- 对称加密作用：保护通信，防⽌信息在不安全⽹络上被截获后，信息被⼈读取或篡改。
- 对称加密破解风险：由于加密和解密的密钥相同，例如在一个登陆网站上，一旦密钥被截取，然后对网站进行疯狂的注册操作，就可以拿到很多的原文-密文对，同时又有解密后的原数据，这样就有一定的概率可以试出来密钥内容，从而破解密钥，这就是中间人攻击。只能通过优化加密算法来降低这种概率。
- 对称加密缺点：如上所述，不能在不安全的网络上传输密钥，容易泄露密钥，但是网络往往是不安全的。
- 对称加密过程图解:
⾮对称加密
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原理：⾮对称加密的密钥是一对两个（公钥和私钥），使⽤公钥对数据进⾏加密得到密⽂；使⽤私钥对数据进⾏解密得到原数据。图解如下：
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优势：如上图所示，使⽤⾮对称加密通信，可以在不可信⽹络上将双⽅的公钥传给对⽅，在数据传输前，发送方使用对方的公钥对原数据进行加密，发送过去后，接收方使用自己的私钥进行解密。
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特点：非对称加密的加密密钥和解密密钥不相同，但是加密算法相同。
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作用：非对称加密的公钥和私钥是互相可解的，因此⾮对称加密还可以应⽤于数字签名技术。
签名与认证：
①发送方和接受方分别持有自己的私钥和对方的公钥如下：
②. 发送方使用自己的私钥和加密算法对原数据进行签名，然后和原数据一起发送给接收方，接收方使用发送方的公钥对签名数据进行解密得到原数据，和发送的原数据进行对比验证。
③上述做法实际上会发送两遍原数据，通常做法是原数据是不能在网络上进行传输的，有泄露风险，取而代之的是我们先在数据发送前对原数据进行一次hash算法（不可逆）生成摘要，然后用自己的私钥对hash后的数据摘要进行签名，然后将签名后的摘要放在对原数据hash后的摘要后边发送出去。接收方使用发送方的公钥对签名后的摘要进行解密得到原数据hash后的数据，然后和发送过来的hash后的原数据进行比对，从而验证一致性。也就是说原数据不直接传递，也不经过加密后传递，而是传递它的hash值，接受方也不保存原数据（类似于服务器不保存密码，只保存密码的hash值）
5. 非对称加密算法：RSA（可⽤于加密和签名）、DSA（仅⽤于签名，但速度更快）
6. ⾮对称加密的优缺点：可以在不安全⽹络上传输密钥，因为传输的是公钥，但是计算复杂，性能会比对称加密差很多。
7. 破解风险：常用密码可能会在彩虹表中被收集。
hash算法
- 定义：把任意数据转换成指定⼤⼩范围（通常很⼩，例如 256 字节以内）的数据
- 作用①：从数据中提出摘要信息，因此最主要⽤途是数字指纹。
- 作用②：快速唯⼀性验证，例如 Java 中的 hashCode() ⽅法，可以快速的验证两个值的不相等。
- 作用③：数据完整性验证。例如从⽹络上下载⽂件后，通过⽐对⽂件的 Hash 值（例如 MD5、SHA1，SHA256都属于hash算法，都是不可逆的），可以确认下载的⽂件是否有损坏。如果下载的⽂件 Hash 值和⽂件提供⽅给出的 Hash 值⼀致，则证明下载的⽂件是完好⽆损的。
- 作用④：快速查找，例如HashMap，内部使用了数组,通过计算key的HashCode()直接定位value所在的索引，不需要遍历整个数组。
- 作用⑤：隐私保护，当重要数据必须暴露的时候，有事可以选择暴露它的 Hash 值（例如 MD5），以保障原数据的安全。例如⽹站登录时，可以只保存⽤户密码的 Hash 值，在每次登录验证时只需要将输⼊的密码的 Hash 值和数据库中保存的 Hash 值作⽐对就好，⽹站⽆需知道⽤户的密码。这样，当⽹站数据失窃时，⽤户不会因为⾃⼰的密码被盗导致其他⽹站的安全也受到威胁，但是hash算法不属于加密，因为它是单向不可逆操作。同时它也不属于编码，因为编码对应着解码，是可逆的。
编码和解码
- 定义：编码即把数据从⼀种数据格式转换为另⼀种数据格式。解码同理。同时也是可逆操作，有编码就有解码。
Base64编码
- 定义：将⼆进制数据（所有计算机数据都是⼆进制数据）转换成由 64 个字符组成的字符串的编码算法，
- 算法：将原数据每 6 位对应成 Base 64 索引表中的⼀个字符编排成⼀个字符串（每个字符8 位），base64索引表如下：
- Base64 的⽤途：将⼆进制数据扩充了储存和传输途径。普通的字符串在经过 Base64 编码后的结果会变得⾁眼不可读。
- Base64 的缺点：因为⾃身的原理（6 位变 8 位），因此每次 Base64 编码之后，数据都会增⼤约1/3，所以会影响存储和传输性能。所以使用base64对图片进行编码传输既不会高效（因为体积增大），也不会安全（因为base64是编码方式，是可逆的，可以解码的）
变种：Base58，⽐特币使⽤的编码⽅式，去掉了 Base64 中的数字 "0"，字⺟⼤写 "O"，字⺟⼤写 "I"，和字⺟⼩写 "l"，以及 "+" 和 "/" 符号，⽤于⽐特币地址的表示。 Base58 对于 Base64 的改动，主要⽬的在于⽤户的便捷性。由于去掉了难以区分的 字符，使得 Base58 对于「⼈⼯抄写」更加⽅便。另外，去掉了 "+" "/" 号后也让⼤ 多数的软件可以⽅便双击选取
URL 使⽤的百分号编码
在 URL 的字符串中，对⼀些不⽤于特殊⽤途的保留字符，使⽤百分号 "%" 为前缀进 ⾏编码，以避免出现解析错误。
压缩与解压缩编码
压缩：将数据使⽤更具有存储优势的编码算法进⾏编码。 解压缩：将压缩数据解码还原成原来的形式，以⽅便使⽤ 目的就是为了减⼩数据占⽤的存储空间。
序列化
把数据对象（⼀般是内存中的，例如 JVM 中的对象）转换成字节序列的过程。对象 在程序内存⾥的存放形式是散乱的（存放在不同的内存区域、并且由引⽤进⾏连 接），通过序列化可以把内存中的对象转换成⼀个字节序列，从⽽使⽤ 字节数组byte[] 等形 式进⾏本地存储或⽹络传输，在需要的时候重新组装（反序列化）来使⽤。目的是让内存中的对象可以被储存和传输。
序列化 不是编码，编码是把数据由⼀种数据格式转换成另⼀种数据格式；⽽序列化是把数据由内存中的对象（⽽不是某种具体的格式）转换成字节序列
