加密、编码、Hash、序列化和字符集
最近在学习 HenCoder Plus 的二期课程，想巩固一下基础的同时，也在这里记录一下，结合讲义做一下笔记。记录加密、编码、Hash、Base64、压缩与解压缩、序列化和字符集
密码学
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漏，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。
替换式加密
按照一定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
原理：通信双方使用同一个密钥，使用加密算法配合上密钥来进行加密，解密时使用加密过程的完全逆过程配合密钥来进行解密。
使用密钥和加密算法对数据进⾏转换，得到的无意义数据即为密文;使⽤密钥和解密算法对密文进行逆向转换，得到原数据
对称加密的经典算法
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
加密通信，防止信息在不安全网络上被截获后，信息被人读取或篡改
对称加密缺点
不能在不安全网络上传输密钥，一旦密钥泄露则加密通信失败。
非对称加密
原理：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。
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，然后在发消息前分别对消息使用
对方的公钥来加密和使⽤⾃己的私钥来签名，做到不可信网络上的可靠密钥传播及加密通信。
由于私钥和公钥相互可解，因此非对称加密还可以用于数字签名技术。
经典算法：RSA（可用于加密和签名）、DSA（仅用于签名，但速度更快）
优缺点：
- 有点：可以在不安全网络上传输密钥
- 缺点：计算复杂，因此性能相比对称加密差很多
密钥和登录密码
密钥 key
- 场景：用于加密和解密
- 目的：办证数据被盗时不会被人读懂内容
- 焦点：数据
登录密码 password
- 场景：用户进入网站或游戏前的身份认证
- 目的：数据提供方或应用服务方对账户拥有者数据的保护，保证 only you 才提供权限
- 焦点：身份
编码
Base64
概念：将二进制数据转换成由 64 个字符组成的字符串的编码算法
二进制数据？
- 广义：所有计算机数据都是二进制数据
- 狭义：非文本数据 即 为二进制数据
Base64 索引表
Base64 用途
- 将二进制数据扩充了储存和传输途径(例如可以把数据保存到文本⽂件、可以通过聊天对话框或短信形式发送二进制数据、可以在 URL 中加入简单的二进制数据)
- 普通的字符串在经过 Base64 编码后的结果会变得肉眼不可读，因此可以适⽤于一定条件下的防 偷窥(较少⽤)
Base64 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。
Base64 加密图片传输安全高效？
不安全不高效！首先，自身并不是加密，另外 Base64 会导致数据增大，降低网络性能，增大用户流量开销。Base64 对图片进行编码的用处在于，有时需要使用文本形式来传输图片。除此之外，没有必要使用它对图片进行额外处理。
压缩与解压缩
含义
- 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
减小数据占用的存储空间
压缩是编码吗？
是编码，编码，是指把数据从一种形式转换为另外一种形式。压缩过程属于编码过程，解压缩过程属于解码过程。
常见压缩算法
DEFLATE、JPEG、MP3
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 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
让内存中的对象可以被存储和传输
序列化是编码吗？
不是
序列化和编码的区别？
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。
Hash
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
相当于从数据中提出摘要信息，因此最主要用途是数字指纹。
实际用途：
唯一性验证。例如 java 中 hashCode（）方法。
怎么重写 hashCode 方法？
把 equals（） 方法中的每个用于判断相等的变量都放进 hashCode（） 中，一起生成一个尽量不会碰撞的整数即可。
实际用途
- 数据完整性验证。从⽹络上下载⽂件后，通过⽐对文件的 Hash 值(例如 MD5、SHA1)，可以确认下载的⽂件是否有 损坏。如果下载的⽂件 Hash 值和⽂文件提供⽅给出的 Hash 值⼀致，则证明下载的⽂文件是完好⽆损 的。
- 隐私保护（不属于加密）。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。
- 快速查找。 HashMap
hash 是编码吗？
不是。hash 是单向过程，是不可逆的，无法进行逆向恢复操作，因此 hash 不属于编码。
hash 是加密吗？
不是。 hash 是单向过程，无法进行逆向恢复操作，因此 hash 不属于加密。（MD5 不是加密！）
字符集
一个由整数向现实世界中的文字符号的 map
分支
- ASCII:128 个字符，1 字节 ISO-8859-1:对 ASCII 进⾏行行扩充，1 字节
- Unicode:13 万个字符，多字节
UTF-8:Unicode 的编码分⽀支
UTF-16 :Unicode 的编码分⽀支 - GBK / GB2312 / GB18030:中国⾃自研标准，多字节，字符集 + 编码