两台电脑之间通过网络通信会有潜在的安全问题：

消息被窃听，传输的明文数据被截获，需要对消息进行加密
消息被篡改，数据在传输过程中被恶意修改，需要接收者判断是否被修改
伪造发送消息，需要接收者判断是否是伪造的消息

计算机密码学技术就是针对以上问题提出的应对方案。要编写安全的程序，我们要注意：

对于数据加密，应使用目前还没有被快速破解的加密算法
对于数据校验，应使用专门的消息认证码算法

数据加密算法

java.security 包中提供了一些摘要算法，其他的算法（如 SM4 等）通常需要引入第三方包：

<dependency>
  <groupId>org.bouncycastle</groupId>
  <artifactId>bcprov-jdk15to18</artifactId>
</dependency>

Java 标准库允许添加外部算法，引入算法包后可以注册到标准库中：Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
通过静态方法 MessageDigest.getInstance() 获取算法。hutool 对此封装了更多的静态方法方便我们使用。

摘要加密

:::success 哈希算法也称摘要算法，特点是输入任意一组数据，根据规则计算出来的值是固定长度的。
理论上哈希算法是不可逆的，所以通常用来做数据完整性验证。 ::: :::success 哈希碰撞：
由于哈希算法是将无限的输入集合映射到有限的输出集合，那么必定会产生哈希碰撞。而输出的长度越长，哈希碰撞的概率就越低。
彩虹表攻击：
从哈希值反推明文只能通过暴力穷举法。但是黑客会先计算好常用明文和其哈希值的对照表，直接去表中查找，这就是彩虹表攻击。所以对于使用哈希值存储密码口令等不要使用常见的简单口令。
避免彩虹表攻击的方法就是在加密时对明文添加额外的随机数，又称作加盐（salt），这样通过彩虹表也无法直接反推出明文。 ::: 常见的摘要加密算法：

Java hashCode 方法

Java Object 类包含了 hashCode 方法，该方法返回数据的哈希结果。其中：

每个对象调用 hashCode 方法返回其对应的内存地址
String 类重写了该方法，放回

对称加密

非对称加密

异或加密

异或（xor）是一个逻辑运算符，在 Java 等程序语言中用 ^ 表示，规则为两个二进制数值相同为 0，不同为 1，异或运算也叫半加运算，其运算法则相当于不带进位的二进制加法。
异或的一个重要性质：将一个数进行两次相同的异或会还原，即 a xor b xor b = a。如果 a xor b = c，那么已知 abc 中的任意两个，都可以通过异或运算获得另一个。
异或的用途：

将二进制指定的位翻转
不使用额外空间交换两个变量的值

通过异或运算，在原文、密钥、密文中，只要已知其中两个，便可获得另一个，因此可以进行简单的加密：

message xor key = cipherText
cipherText xor key = message :::success 数学家香农证明了满足下面两个条件，异或加密是无法破解的：
key 的长度大于等于 message

key 是一次性的，且每次都要随机产生 ::: 示例：微信 dat 文件异或解密dat 文件是数据流形式的数据文件。微信将图片等聊天文件就缓存为了 dat 文件。由于微信聊天图片保存需要进行手动操作，而且不能大批量的保存，但是图片文件其实已经下载到本地，只是格式为 dat 文件，因此直接对 dat 文件进行批量解密为图片，更方便和高效。
微信的 dat 文件其实就是对源文件进行了异或加密，我们可以下载一个源文件和它对应的 dat 文件，用十六进制编辑器打开后按位进行异或，获取加密密钥之后进行解密，程序示例（JDK 8）：

private void decode() throws IOException {
  // 源文件夹
  String fileDir = "C:\\Users\\Java\\dat";
  // 目标文件名
  String fileExtension = ".jpg";
  // 计算出的解码密钥
  int decodingKey = 0x80;
  File dir = new File(fileDir);
  File[] files = dir.listFiles((file, s) -> s.endsWith(".dat"));
  if (null == files) {
      return;
  }
  for (int i = 0; i < files.length; i++) {
      byte[] allBytes = Files.readAllBytes(files[i].toPath());
      byte[] newBytes = new byte[allBytes.length];
      for (int j = 0; j < allBytes.length; j++) {
          newBytes[j] = (byte) (allBytes[j] ^ decodingKey);
      }
      Files.write(Paths.get(fileDir + File.separator + i + fileExtension), newBytes);
  }
}

数据校验算法

HMAC算法

数列摘要算法

校验码一般用于校验错误，没有纠错的能力。且只能校验简单的错误，比如单个数字错误、相邻顺序错乱等，并不能检测出故意伪造修改等错误。

奇偶校验

对于二进制数据：

奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，1 的个数为奇数
偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，1 的个数为偶数

注意：

奇校验产生不了全 0 的代码
只能检测出奇数个错误，偶数个错误检测不出来
海明校验

CRC循环冗余校验

模10算法

又叫做 Luhn 算法：

从数列最后一位数字开始，奇数位乘以 1，偶数位乘以 2，如果乘以 2 的结果是两位数，就将个位数和十位数相加返回
把所有数字相加得到总和
整除 10 余数为校验码

用于信用卡号、银行卡号校验。

模11算法

规则：

从数列最后一位数字开始，每一位乘以不同的系数 n，根据系数规则的不同存在不同的模 11 算法
把所有数字相加得到总和
整除 11 余数为校验码，余数为 10 时根据算法不同可设定为字母或其他数字

用于身份证号校验。

参考文献：

廖雪峰的官方网站
阮一峰的网络日志

软件开发

Java 安全性