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XOR 加密简介
异或加密算法（包含一个简单的 C语言 加解密源码）
异或加密(XOR)原理及实现
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异或加密(XOR)原理及实现
- 2019-01-12
- 程序开发
用 js 实现了一个 在线 加密解密的小工具，支持中文作为密钥，欢迎尝试啦
https://www.boydwang.com/xor.html
什么是异或加密
异或加密是一种加密算法，利用了计算机中的异或计算，异或计算(符号记为 ‘^’)的原理是，相同为 0，不同为 1
0 ^ 0 = 0
1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1由于 1 ^ 0 或 0 ^ 1 的结果都为 1，因此，不能直接由结果 1 推出原来的明文到底是 0 还是 1，达到保护明文的目的。
异或加密特性
异或加密具有以下特性(引自维基百科)：
简单异或密码（英语：simple XOR cipher）是密码学中一种简单的加密算法，它按照如下原则进行运算： 1. A ^ 0 = A 2. A ^ A = 0 3. (A ^ B) ^ C = A ^ (B ^ C) 4. (B ^ A) ^ A = B ^ 0 = B // 明文 B；密码 A
从原理 4 可得，对同一个明文 B，使用密钥 A 对其进行两次异或运算，可得到明文 B，我们正是利用了这一特性，进行实现加密解密
异或加密算法
异或加密算法由 3 部分组成，分别是
- 明文
- 密钥
- 异或运算规则
流程是通过遍历明文的每一个字符，并按照异或运算规则从密钥中取出一个或多个字符，与明文的字符进行异或运算，将异或的结果合成一个新的字符串，
但是由于异或运算的特性，有可能异或运算后为一个不可见字符，就可能无法通过字符串传递密文了，因此这里引入了 base64 编码，因为 base64 编码后的字符串都是可见字符，
关于 base64 编码的知识详见 Js Base64 编码
所以加密算法变成：
- 明文与密钥按照异或运算规则进行异或运算，产生密钥
- 将得到的密文进行base64 编码，最后返回
而解密算法相应的变成：
- 将密文进行 base64 解码，得到原始的密文
- 将密文按照相同的异或运算规则与密文进行异或，得到明文
异或运算算法
异或运算算法是为了解决明文与密文如何进行异或运算的问题，因为明文和密文长度可能不一样，如何保证明文的每个字符都有与之对应的密文字符进行异或，并且在解密时保证按照相同的算法进行异或运算得到明文，是异或运算算法要考虑的，这里我们会用到一种新的运算，叫 取余，这里不考虑为负数的情况
取余运算(通常记为 %)，表示的是 被除数 除以 除数之后的余数，比如 8 / 5 = 1 余 3，因此 8 % 5 = 3，另外取余运算规定如果被除数小于除数，那么取余结果就为被除数，因此 5 % 8 = 5，来看下面的例子：
0%3=0
1%3=1
2%3=2
3%3=0
4%3=1
5%3=2
6%3=0
7%3=1你们发现了吗，结果总是 0，1，2 的循环，我们就可以通过让明文每个字符的索引对密文的总长度取余，得到的结果作为密文的索引下标，取出对应的密文字符，与明文字符进行异或运算就可以啦
看下面这个例子吧
Power shell 实现
可以通过改变变量 key 的值更换加密密钥
$Script:key = "3567d8cndkei%*x9(-32[]KDF(32222"
function Decode($cyphertext) {
$keyArray =[System.Text.Encoding]::ASCII.GetBytes($key)
$encodedArray= [System.Text.Encoding]::ASCII.GetBytes([System.Text.Encoding]::ASCII.GetString([System.Convert]::FromBase64String($cyphertext)))
$plainText = ""
$keyposition = 0
$encodedArray | foreach-object -process {
$plainText += [char]($_ -bxor $KeyArray[$keyposition % $KeyArray.Length])
$keyposition += 1
}
return $plainText
}
function Encode($plainText)
{
$KeyArray= [System.Text.Encoding]::ASCII.GetBytes($key)
$cyphertext = [System.Byte[]]::new($plainText.Length);
$keyposition = 0
$plainText.ToCharArray() | foreach-object -process {
$cyphertext[$keyposition] = $_ -bxor $KeyArray[$keyposition % $KeyArray.Length]
$keyposition += 1
}
return [Convert]::ToBase64String($cyphertext)
}测试
Decode(Encode("324328***)x-sdfsaf2344")) | out-string结果
与未加密的数据结果一样
https://www.boydwang.com/2019/01/xor-powershell/
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XOR 加密简介
作者： 阮一峰
日期： 2017年5月31日
本文介绍一种简单高效、非常安全的加密方法：XOR 加密。
一、 XOR 运算
逻辑运算之中，除了 AND 和 OR，还有一种 XOR 运算，中文称为"异或运算"。
它的定义是：两个值相同时，返回false，否则返回true。也就是说，XOR可以用来判断两个值是否不同。
true XOR true // false false XOR false // false true XOR false // true true XOR false // true
JavaScript 语言的二进制运算，有一个专门的 XOR 运算符，写作^。 1 ^ 1 // 0 0 ^ 0 // 0 1 ^ 0 // 1 0 ^ 1 // 1
上面代码中，如果两个二进制位相同，就返回0，表示false；否则返回1，表示true。
二、 XOR 的应用
XOR 运算有一个很奇妙的特点：如果对一个值连续做两次 XOR，会返回这个值本身。
// 第一次 XOR 1010 ^ 1111 // 0101 // 第二次 XOR 0101 ^ 1111 // 1010
上面代码中，原始值是1010，再任意选择一个值（上例是1111），做两次 XOR，最后总是会得到原始值1010。这在数学上是很容易证明的。
三、加密应用
XOR 的这个特点，使得它可以用于信息的加密。
message XOR key // cipherText cipherText XOR key // message
上面代码中，原始信息是message，密钥是key，第一次 XOR 会得到加密文本cipherText。对方拿到以后，再用key做一次 XOR 运算，就会还原得到message。
四、完美保密性
二战期间，各国为了电报加密，对密码学进行了大量的研究和实践，其中就包括 XOR 加密。
战后，美国数学家香农（Claude Shannon）将他的研究成果公开发表，证明了只要满足两个条件，XOR 加密是无法破解的。
key的长度大于等于message //即：同一份加密后的密文，不会出现分段的重复。除非刻意，否则，太长的 key，实用吗？所以重复难免？
key必须是一次性的，且每次都要随机产生 //即：多份加密后的不同密文之间，也不会出现重复
理由很简单，如果每次的key都是随机的，那么产生的CipherText具有所有可能的值，而且是均匀分布，无法从CipherText看出message的任何特征。也就是说，它具有最大的"信息熵"，因此完全不可能破解。这被称为 XOR 的"完美保密性"（perfect secrecy）。
满足上面两个条件的key，叫做 one-time pad（缩写为OTP），意思是"一次性密码本"，因为以前这样的key都是印刷成密码本，每次使用的时候，必须从其中挑选key。
五、实例：哈希加密
下面的例子使用 XOR，对用户的登陆密码进行加密。实际运行效果看这里。
第一步，用户设置登陆密码的时候，算出这个密码的哈希，这里使用的是 MD5 算法，也可以采用其他哈希算法。
const message = md5(password);
第二步，生成一个随机的 key。
// 生成一个随机整数，范围是 [min, max] function getRandomInt(min, max) { return Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min; } // 生成一个随机的十六进制的值，在 0 ～ f 之间 function getHex() { let n = 0; for (let i = 4; i > 0; i--) { n = (getRandomInt(0, 1) << (i - 1)) + n; } return n.toString(16); } // 生成一个32位的十六进制值，用作一次性 Key function getOTP() { const arr = []; for (let i = 0; i < 32; i++) { arr.push(getHex()); } return arr.join(''); }
上面代码中，生成的 key是32位的十六进制值，对应 MD5 产生的128位的二进制哈希。
第三步，进行 XOR 运算，求出加密后的message。
function getXOR(message, key) { const arr = []; for (let i = 0; i < 32; i++) { const m = parseInt(message.substr(i, 1), 16); const k = parseInt(key.substr(i, 1), 16); arr.push((m ^ k).toString(16)); } return arr.join(''); }
使用这种方法保存用户的登陆密码，即使加密文本泄露，只要一次性的密钥（key）没有泄露，对方也无法破解。
（完）
异或加密算法
异或加密是一种很简单的加密算法，无论是原理还是操作性上，都不具备任何难度，所以，在做一些简单的加密时，被广为采用。
但因为很简答，破解起来也很容易，所以对于更加私密的信息，不要用这种方法加密。
下面我们简单地介绍一下异或的运算：
数学运算符为XOR(exclusive OR),在计算机中通常用"^"的符号表示（在英文模式下，按住shift键+键盘上方的数字6）
在二进制中：
1 XOR 0=1
0 XOR 1=1
1 XOR 1=0
0 XOR 0=0
可以看出若两个数相同取0，不同取1。
例：
运算11001 ^ 01011=10010
用其他进制表示的数做异或运算时，则应先将他们化为二进制的数，再做运算。(不足的位在前边填0补齐)
例：
计算6^3=110^011=101
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异或运算具有可逆性。
即：若a^b=c，则有b^c=a （a,b,c分别表示0或1）
利用前面的异或运算规则，我们就其中之一分析：
1 XOR 0=1 则 0 XOR 1=1
原理：根据异或的运算规则，相同为0，不同为1；
若两个数a,b相同，a=b，则用任意一个数与0做异或时，即得到这个数本身，也就是另一个数；
应用 1 XOR 0 = 1 , 0 XOR 0= 0 这两个运算规则（相当于取这个数）。
若两个数a,b不同，a=~b，则用任意一个数与1做异或时，即得到这个数的相反，也就是另一个数
应用 1 XOR 1 = 0 , 0 XOR 1 = 1 这两个运算规则（相当于对这个数取反）。
**********************************************************
我们不妨对异或的可逆性进行推广，对任意的两串二进制数做异或，得到的结果，再与其中任意一串二进制数做异或，得到另一串二进制数。
即a^b=c , 则 b^c=a.（a,b,c分别表示一串二进制数）
与上面的公式形式上是相同的。
那么，若a是想要加密的信息，则有一密钥b，对a和b做异或，得到的c就是加密后的信息，可进行传输。
得到c后，只需要再 与b做异或，即可得到原信息a。
若应用到字符串上，则字符串上每一个字符都表示一串二进制数。
例：
#include <stdio.h>
main()
{
char a[]="Password"; //要加密的密码（明文密码，需要进行加密的原始字符串）
char b[]="encryption"; //密钥（加密所要使用的密码，加密与解密的密码）
int i;
//加密代码
for(i=0;a[i];i++)
a[i]=a[i]^b[i];
printf("Your Password is encrypted: %s\n",a);
/*解密代码*/
for(i=0;a[i];i++)
a[i]=a[i]^b[i];
printf("You Password: %s\n",a);
}
