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许孟阳 3 years ago
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  1. 576
      1.java/Java安全.md
  2. 1133
      1.java/数据结构与算法.md

576
1.java/Java安全.md

@ -0,0 +1,576 @@ @@ -0,0 +1,576 @@
#Java安全
##为什么要掌握Java安全?
* 提升逼格,现在市场上的大部分程序员都对Java安全、数据加密等等一无所知,而现在的面试中很多面试官为了凸显自己的高逼格,总爱问你一些安全相关的问题。只有掌握了Java安全相关知识,才能跟面试官站在同一逼格线,进行愉快滴交流。
* 项目中到处需要。如:账号密码的加密,订单支付的加密,个人资料的加密等等。
* 初级工程师向中高级工程师进阶的必经之路。
##什么是加密?
* 古老的加密方法:《潜伏》中的余则成,收到密码:12 25 13 15 29 19;《模仿游戏》,二战时期,德国的密码机及图灵为了破解德军密码而研制出第一代计算机(图灵机)。
* 对称加密和非对称加密等等。
* MD5,属于消息摘要(Message Digest)。
## 学习目标
1. 复习字节与字符、字符编码、进制转换、java里的io
2. 一些基本的安全知识
3. 三大风险:窃听风险、篡改风险、冒充风险
4. 重放攻击(wpe)
5. 常用加密算法(对称/非对称)
6. 消息摘要
7. 数字签名
8. 数字证书
9. Keytool工具的使用
10. SSL/TLS的工作原理
11. Https双向认证原理
#凯撒密码
##第一个案例,对字符进行简单的加密。
* 对字符数组中所有的字符做+1处理(后面可以转换成+num这个数由通讯双方来协定)
###代码
/**
* @author Camille
*对字符简单的加密
*/
public class SimpleEncryptionDemo01 {
public static void main(String[] args) {
// 确定加密的内容
String content = "i love you tonight 404 see you z";
//加密
String encryptData = encrypt(content);
System.out.println("加密后:" + encryptData);
//解密
String decryptData = decrypt(encryptData);
System.out.println("解密后:" + decryptData);
}
/**
* 加密方法
*
* @param content
* @return
*/
public static String encrypt(String content) {
// 将内容转换成字符数组
char[] charArray = content.toCharArray();
// 遍历出所有字符
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
// 对所有字符进行 + 1操作
charArray[i] = (char) (charArray[i] + 1);
}
return new String(charArray);
}
/**
* 解密方法
*
* @param encryptData
* @return
*/
public static String decrypt(String encryptData) {
// 将内容转换成字符数组
char[] charArray = encryptData.toCharArray();
System.out.println(new String(charArray));
// 解密
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
charArray[i] = (char) (charArray[i] - 1);
}
return new String(charArray);
}
}
##第二个案例,对字节进行简单的加密。
**字节和字符的区别?**
* UTF-8编码下,一个英文或数字字符就是一个字节
* UTF-8编码下,一个汉字代表三个字节。
* 为什么new String(bytes)的时候回发生乱码,就是因为加密后得到的字节找不到对应的字符。
* Base64的原理
![](Base64yuanli.png)
###代码
/**
* @author Camille
*对字节进行加密
*/
public class SimpleEncryptionDemo2 {
public static void main(String[] args) {
// 测试字节字符
String content = "中文";
int key = 80;
String encryptData = encrypt(content,key);
System.out.println("+密后:" + encryptData);
String decryptData = decrypt(encryptData,key);
System.out.println("解密后:" + decryptData);
}
/**
* 加密
*
* @param content
* @return
*/
public static String encrypt(String content,int key) {
// 第一步,转换成字节数组
byte[] bytes = content.getBytes();
System.out.println("打印未加密的字节数组:");
Util.printBytes(bytes);
System.out.println("_________________________________________");
// 第二步,遍历出所有字节,并做+1处理
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
bytes[i] = (byte) (bytes[i] + key);
}
System.out.println("打印加密的字节数组:");
Util.printBytes(bytes);
System.out.println("_________________________________________");
// return new String(bytes);
return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
}
/**
* 解密
* @param encryptData
* @return
*/
public static String decrypt(String encryptData,int key) {
// 第一步,转换成字节数组,加密时使用Base64编码,那解密时也要使用Base64解码
byte[] bytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
// byte[] bytes = encryptData.getBytes();
System.out.println("打印经过两次转换后的字节数组:");
Util.printBytes(bytes);
System.out.println("_________________________________________");
// 解密
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
bytes[i] = (byte) (bytes[i] - key);
}
System.out.println("打印解密后的字节数组:");
Util.printBytes(bytes);
System.out.println("_________________________________________");
return new String(bytes);
}
}
##对称加密与非对称加密
* 对称加密与非对称加密的区别
* 对称加密。同一把钥匙进行加密和解密
* 非对称加密,公钥加密,私钥解密。
##对称加密的案例
常见算法:AES、DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK
AES:高级加密标准(Advanced Encryption Standard)
DES:数据加密标准(Data Encryption Standard)
###对称加密第一个案例,代码,。
public class SymmetricalEncryptionDemo01 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 声明要加密的内容
String content = "今晚404,不见不散";
//生成key
SecretKey key = createKey();
//加密
String encryptData = encrypt(content, key);
System.out.println(encryptData);
//解密
String decryptData = decrypt(encryptData, key);
System.out.println(decryptData);
}
/**
* 生成key
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
*/
public static SecretKey createKey() throws NoSuchAlgorithmException {
// 生成key
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
return secretKey;
}
/**
* 加密方法
*
* @param content
* @return
* @throws InvalidKeyException
* @throws NoSuchPaddingException
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws BadPaddingException
* @throws IllegalBlockSizeException
*/
public static String encrypt(String content, SecretKey key) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException,
NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 获取cipher单例对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
// 初始化cipher,设置为加密模式
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
// 开始加密
byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(content.getBytes());
return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptBytes);
}
/**
* @param encryptData
* @return
*/
public static String decrypt(String encryptData, SecretKey key) throws InvalidKeyException,
NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
byte[] encryptBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
// 获取cipher单例对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
// 解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
return new String(decryptBytes);
}
}
###对称加密的第二个案例,将生成的key保存到本地,然后解密时和下一次加密时就只需要到本地读取即可。。
/**
* @author Camille
*保存key到本地
*/
public class SymmetricalEncryptionDemo02 {
public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, IOException, ClassNotFoundException {
// 声明要加密的内容
String content = "今晚404,不见不散";
//第一次生成key,并序列化到本地
// SecretKey key = createKey();
// SerializableUtil.saveObject2File("heima.key", key);
//从文件中读取key
SecretKey key = (SecretKey) SerializableUtil.readObjectFromFile("heima.key");
System.out.println(key);
//加密
String encryptData = encrypt(content, key);
System.out.println(encryptData);
//解密
String decryptData = decrypt(encryptData, key);
System.out.println(decryptData);
}
/**
* 生成key
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
*/
public static SecretKey createKey() throws NoSuchAlgorithmException {
// 生成key
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
return secretKey;
}
/**
* 加密方法
*
* @param content
* @return
* @throws InvalidKeyException
* @throws NoSuchPaddingException
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws BadPaddingException
* @throws IllegalBlockSizeException
*/
public static String encrypt(String content, SecretKey key) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException,
NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
// 获取cipher单例对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
// 初始化cipher,设置为加密模式
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
// 开始加密
byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(content.getBytes());
return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptBytes);
}
/**
* @param encryptData
* @return
*/
public static String decrypt(String encryptData, SecretKey key) throws InvalidKeyException,
NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
byte[] encryptBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
// 获取cipher单例对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
// 解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
return new String(decryptBytes);
}
}
**保存对象到文件**
/**
* 保存对象到本地
*
* @param obj
* @throws IOException
*/
public static void saveObject2File(String fileName, Object obj) throws IOException {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(fileName));
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(obj);
}
**从文件中读取对象**
/**
* 从文件中读取对象
* @param fileName
* @return
* @throws IOException
* @throws ClassNotFoundException
*/
public static Object readObjectFromFile(String fileName) throws IOException, ClassNotFoundException {
FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(fileName));
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
Object object = ois.readObject();
return object;
}
###第三个案例——自定义秘钥,代码
/**
* 生成key
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
*/
public static SecretKey createKey(String keyword) throws NoSuchAlgorithmException {
// 生成key
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGenerator.init(new SecureRandom(keyword.getBytes()));
SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
return secretKey;
}
###应用场景
* 登录,post请求{username=lisi,pw=加密}
##非对称加密的案例
常见算法:RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC(椭圆曲线加密算法)等
应用场景:银行和电商网站,他就采用非对称加密,将公钥给所有人,你们就用这个公钥加密,私钥我自己留着,谁也不知道,所以除了我,谁也解密不了。
###第一个案例(数据量不大的情况下可用,加密数据小于117个字节,解密数据小于128个字节)
public class AysmmetricEncryptionDemo {
public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
String content = "今晚小树林,等你哦";
//生成密钥对
KeyPair keyPair = createKeyypair();
//获取公钥私钥
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
//加密
String encryptData = encrypt(content, publicKey);
System.out.println("加密后:" + encryptData);
//解密
String decryptData = decrypt(encryptData, privateKey);
System.out.println("解密后:" + decryptData);
}
/**
* 生成秘钥对
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
*/
public static KeyPair createKeyypair() throws NoSuchAlgorithmException{
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
return keyPair;
}
/**
* 加密
*
* @param content
* @return
* @throws NoSuchPaddingException
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws BadPaddingException
* @throws IllegalBlockSizeException
* @throws InvalidKeyException
*/
public static String encrypt(String content, PublicKey publicKey) throws NoSuchAlgorithmException,
NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, InvalidKeyException {
// 获取cipher对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
// 初始化cipher,指定模式为加密,传入公钥
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(content.getBytes());
return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptBytes);
}
/**
* 解密方法
*
* @param encryptData
* @param privateKey
* @return
* @throws NoSuchPaddingException
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws InvalidKeyException
* @throws BadPaddingException
* @throws IllegalBlockSizeException
* @throws Exception
*/
public static String decrypt(String encryptData, PrivateKey privateKey) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException{
byte[] encryptBytes = Base64.getDecoder().decode(encryptData);
// 获取cipher对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
// 小芝解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
return new String(decryptBytes);
}
}
###如果数据量大的话,则要对要加密、解密的数据进行分块处理,代码如下:
/**
* 处理大量数据时,分块加密/解密
* @param content
* @param cipher
* @param max
* @return
* @throws IllegalBlockSizeException
* @throws BadPaddingException
* @throws IOException
*/
private static byte[] doFinalWithBlock(byte[] bytes, Cipher cipher,int max)
throws IllegalBlockSizeException, BadPaddingException, IOException {
int len = bytes.length;//3000
//加密数据长度不能超过117个byte
int inputOffset = 0;//2700
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
while (len > inputOffset) {
//特殊情况,最后一次剩下的数据不足117
if ((len - inputOffset) >= max) {
byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(bytes, inputOffset, max);
baos.write(encryptBytes);
inputOffset += max;
}else {
byte[] encryptBytes = cipher.doFinal(bytes, inputOffset, len - inputOffset);
baos.write(encryptBytes);
inputOffset = len;
}
}
byte[] byteArray = baos.toByteArray();
return byteArray;
}
##消息摘要
消息摘要是一个不可逆的过程。常用来防篡改。
常见算法:MD5、SHA、CRC等
###byte数组和16进制字符串的互转
/**
* byte数组转16进制字符串
* @param bytes
* @return
*/
public static String bytes2Hex(byte[] bytes){
StringBuffer sBuffer = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
//取高位
int high = (bytes[i] & 0xf0) >> 4;
//取低位
int low = bytes[i] & 0x0f;
sBuffer.append(HEXSTR[high]).append(HEXSTR[low]);
}
return sBuffer.toString();
}
/**
* 16进制字符串转字节数组
* @param hex
* @return
*/
public static byte[] hex2Bytes(String hex){
int len = hex.length()/2;
//声明一个字节数组用于接收转换后的字节
byte[] bytes = new byte[len];
for (int i = 0; i < len; i++) {
//首先取高位,取偶数位
String highStr = hex.substring(2 * i, 2 * i + 1);
String lowStr = hex.substring(2 * i + 1, 2 * i + 2);
int high = Integer.parseInt(highStr, 16) << 4;
int low = Integer.parseInt(lowStr, 16);
bytes[i] = (byte) (high + low);
}
return bytes;
}
##数字签名
**签名过程**
String content = "404房卡";
Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
signature.initSign(privateKey);
signature.update(content.getBytes());
byte[] sign = signature.sign();
###数字签名的流程(画图理解)
###Signature**
//小芝认证
signature.initVerify(publicKey);
//我们要对房卡进行认证
// String content2 = "505的房卡";
signature.update(content.getBytes());
boolean verify = signature.verify(sign);
Util.printBytes(sign);
System.out.println(verify);
##keytool的使用。
* 生成keyPair keytool -genkeypair
* 修改别名 keytool -changealias -alias mykey -destalias heima1
* 导出证书 keytool -exportcert
* 导入证书 keytool -importcert
**获取文件中的证书**
// 获取证书工厂的实例
CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
FileInputStream inStream = new FileInputStream(new File("heima.cer"));
X509Certificate certificate = (X509Certificate) cf.generateCertificate(inStream);
##SSl
**双向认证的原理**
**代码访问12306**
public class HttpsDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, KeyStoreException, CertificateException {
//第一种方式,我所有的证书都不检查
SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");//TLS 是transport Layer safe
//获取信任管理者工厂
TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
//获取keyStore
KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
ks.load(null);
//从文件中读取证书
CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
FileInputStream inStream = new FileInputStream(new File("srca.cer"));
X509Certificate cert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(inStream);
//给keyStore设置证书
ks.setCertificateEntry("12306", cert);
trustManagerFactory.init(ks);
TrustManager[] tm = trustManagerFactory.getTrustManagers();
sslContext.init(null, tm, null);
SSLSocketFactory socketFactory = sslContext.getSocketFactory();
HttpsURLConnection.setDefaultSSLSocketFactory(socketFactory);
// TODO Auto-generated method stub
URL url = new URL("https://kyfw.12306.cn/otn/");
//第二步,获取coon
HttpsURLConnection coon = (HttpsURLConnection) url.openConnection();
InputStream inputStream = coon.getInputStream();
String response = Util.inputStream2String(inputStream);
System.out.println(response);
}
}

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1.java/数据结构与算法.md

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