一、加密算法概述
加密算法可以被分为单向加密算法与双向加密算法。
单向加密算法即不可逆的加密算法，将明文加密成密文后，无法由密文还原出明文，例如md5、sha1等。
双向加密算法即可逆的加密算法，明文加密为密文后，可以被解密还原为明文。加解密使用同一个密钥的称之为对称加密算法，例如AES、DES等；加解密使用不同密钥的称之为非对称加密算法，例如RSA、DSA等。
Q：base64是不是加密算法？ A：不是，base64只是一种编码方式。
二、单向加密算法
1、md5
MD5（Message-Digest Algorithm）是信息摘要算法，对于任意输入产生出一个固定128bit（16字节、32个16进制数）的散列值（hash value）。
md5算法以512bit分组，每一组又分为16个32bit子分组，将若干个32bit的数据经过下面4种运算后，生成4个32位的分组，将这4个32位分组级联后最终生成一个128位的散列值。
F(X, Y, Z) = (X&Y) | ((~X) & Z)
G(X, Y, Z) = (X&Z) | (Y & (~Z))
H(X, Y, Z) = X^Y^Z
I(X, Y, Z) = Y^(X|(~Z))
在压缩的过程中中，是丢失了原信息的，举个例子：将人的名字取首字母，王小明会被加密成wxm，但是我们无法知道wxm到底是王小明还是汪小敏。
md5的安全性高不高？可以从两个方面来看： ① 知道密文M，容不容易找到一条记录A，使得md5(A)= M 【还原】 ② 知道明文A，容不容易找到另一条记录B，使得md5(A)= md5(B) 【碰撞】
对于①，网上普遍都是采用的字典法、彩虹表法，属于暴力破解，创建明文密文对应查询数据库，如果加密算法越复杂 那么破解的时间就越长，如果生成的散列值越长 那么所需的硬盘空间内就越大。md5就属于算法又简单、散列值又短的，所以md5是被暴力破解的重灾区。
对于②，需要找到能产生hash碰撞的值，这是个难题，最终在04年被王小云教授用差分法攻破，目前用一台普通计算机在几秒内就可以找到碰撞值了。
所以在高安全性的场景下，md5已经被淘汰了，目前大多数用于查看数据包是否损坏。
md5 /users/a.pdf
MD5 (/users/a.pdf) = 96e79218965eb72c92a549dd5a330112
2、sha1
SHA（Secure Hash Algorithm）是安全散列算法。
sha1是第一代安全散列算法，产生固定160bit的散列值，原理与md5类似，在05年的时候也被破解了，Google在17年的时候还发布了两份内容不同但SHA-1散列值相同的PDF文件作为证明。
sha1目前已经几乎没有应用场景了。
shasum -a 1 /users/a.pdf
3、sha2
sha2是第二代安全散列算法，包含了SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256六种，其中最出名的是SHA-256。
SHA-256将原数据分组后，经过以下六种位运算，产生出一个固定256位（32字节）的散列值。
Ch(x,y,z) = (x∧y) ⊕ (¬x∧z)
Ma(x,y,z) = (x∧y) ⊕ (x∧z) ⊕ (y∧z)
Σ0(x) = S²(x) ⊕ S¹³(x) ⊕ S²²(x)
Σ1(x) = S⁶(x) ⊕ S¹¹(x) ⊕ S²⁵(x)
σ0(x) = S⁷(x) ⊕ S¹⁸(x) ⊕ R³(x)
σ1(x) = S¹⁷(x) ⊕ S¹⁹(x) ⊕ R¹⁰(x)
∧：按位与
¬：按位非
⊕：异或
Sⁿ：循环右移n个bit
Rⁿ：右移n个bit
算法很复杂、散列值又比较长，厂商不愿意去算，导致现在sha256的查询数据库的内容远少于md5的。想找到sha256能产生碰撞的值更是没有一个良好的算法，几乎是不可能的。所以它非常安全。
shasum -a 256 /users/a.pdf
SHA-256目前被广泛应用于区块链技术中，以比特币举例：
区块链顾名思义就是链表，只有上一个区块的随机数K被计算出来了，才能计算下一个区块的K值。其中n值是动态控制的，n越大挖到矿的几率越小。
2、hs256
hs256是HMAC-SHA256的简写，HMAC（Hash-based Message Authentication Code）是密钥相关的哈希运算消息认证码，是在SHA-256的基础上加入了密钥，步骤：
① HMAC(明文M，密钥K) => 密文M1 ② SHA256(M1) => 最终的密文M2
就算有一天SHA256被攻破了，只要密钥K没有泄漏，该算法也是绝对安全的。
该算法主要是用于JWT（JSON Web Token）认证，在用户登录时，服务器会签发一个token传给客户端，客户端每次请求时，通常会把token放在请求头的Authorization字段中。
Authorization格式：
Authorization: <type> <credentials>
下面是小贷项目真实的请求头：
Accept application/json, text/plain, */*
Content-Type application/x-www-form-urlencoded
authorization Basic dV85Njc5MzM4MzY4NjIzODA0MzM6ZXlKMGVYQWlPaUpLVjFRaUxDSmhiR2NpT2lKSVV6STFOaUo5LmV5SnJaWGxPWVcxbElqb2lNelJpWW1SbU5EaGlaamRtTkRreU1XRTNZekU0WTJKa1lURTBOelkyWlRBaUxDSmxlSEFpT2pFMk56QTBNREl3TmpZc0luVnpaWEpKWkNJNk9UWTNPVE16T0RNMk9EWXlNemd3TkRNekxDSjBiMnRsYmlJNkluWXpYek01WXpVeVpHUTFZelUxWWpSak4yUmhZV0ZpWVdNMU16a3paR0psTWpoaUluMC5sbVlzdHBCYVhqTzk4VzRhTUNDYUt0ZVZMZHl6aU9YS2tqa2djUWpUMHFr
x-auth-type basic
Basic表示凭证部分是经过了base64编码的，解码下：
u_967933836862380433:eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJrZXlOYW1lIjoiMzRiYmRmNDhiZjdmNDkyMWE3YzE4Y2JkYTE0NzY2ZTAiLCJleHAiOjE2NzA0MDIwNjYsInVzZXJJZCI6OTY3OTMzODM2ODYyMzgwNDMzLCJ0b2tlbiI6InYzXzM5YzUyZGQ1YzU1YjRjN2RhYWFiYWM1MzkzZGJlMjhiIn0.lmYstpBaXjO98W4aMCCaKteVLdyziOXKkjkgcQjT0qk
冒号前的内容是ymmUid，冒号后则为JWT的内容，JWT由3部分组成：标头(Header)、有效载荷(Payload)和签名(Signature)，这3部分都是用base64编码过的，用 . 进行分割。
将Header解码：
{"typ":"JWT","alg":"HS256"}
将Payload解码：
{"keyName":"34bbdf48bf7f4921a7c18cbda14766e0","exp":1670402066,"userId":967933836862380433,"token":"v3_39c52dd5c55b4c7daaabac5393dbe28b"}
将Signature解码会提示“不能解码转换为合法的UTF-8字符串”，这是因为解码后的二进制串不在UTF-8的字符集中。
Signature = HMAC-SHA256(base64UrlEncode(header)+"."+base64UrlEncode(payload),secret)
三、双向加密算法
1、对称加密算法AES
AES是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准。
原理为将明文拆分为128bit的明文块（明文长度不为128bit的倍数时，填充至128bit倍数，填充方式有多种），经过字节间减法运算（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混合（MixColumns)、轮密钥加法运算（AddRoundKey)等操作生成同样长度的密文块，然后把密文块拼接起来。
对称加密的优点：快，适合对大量数据进行加解密。
对称加密的缺点：密钥在一端生成后如果需要通过网络传给另一端，则在网络上传输的过程中有被盗的风险。
2、非对称加密算法RSA
非对称加密有一把公钥一把私钥，公钥加密的数据只能用私钥解密，私钥加密的数据只能用公钥解密。
RSA是非对称加密中的佼佼者，利用的是超大整数的因数分解极其困难的特性。
非对称加密的优点：更安全。
非对称加密的缺点：慢，相比AES，要慢1000倍左右。
四、各种加密的集大成者-HTTPS
HTTPS结合了单向加密、对称加密和非对称加密，保证数据传输的安全，请看图。
