Algorytm kryptograficzny XOR – Java

Cześć! Cieszę się, że mnie odwiedziłeś/aś. Zanim przejdziesz do artykułu chciałbym zwrocić Ci uwagę na to, że ten artykuł był pisany kilka lat temu (2013-02-20) miej więc proszę na uwadzę że rozwiązania i przemyślenia które tu znajdziesz nie muszą być aktualne. Niemniej jednak zachęcam do przeczytania.

Dziś od strony bezpieczeństwa.. :)
Algorytm XOR nie jest może najbezpieczniejszym algorytmem szyfrującym na świecie (przy krótkich hasłach jest mocno kiepski), ale jest prosty i nadal stanowi podstawę bardziej złożonych algorytmów takich jak np. DES. Przy spełnieniu pewnych warunków poziom bezpieczeństwa oferowany przez ten algorytm dość szybko wzrasta.
Inne nazwy to alternatywa wykluczająca czy binarne sumowanie mod 2.
Jest on tzw. szyfrem strumieniowym – czyli szyfruje każdy bit szyfrowanego tekstu.

Pierwszym krokiem algorytmu jest zamiana tekstu który szyfrujemy na odpowiednik binarny. Tworzymy z każdej litery 8 bitowe słowo binarne, zamieniając wartość litery (kod ASCII) i odpowiednio rozszerzając powstałą liczbę dwójkową.
Podobnie robimy z kluczem, czyli tekstem który będzie nam potrzeby do zaszyfrowania jak i odszyfrowania tekstu.
Co ważne, aby zaszyforwać tekst i aby go odszyfrować używać będziemy dokładnie tej samej procedury, tylko z innymi parametrami wejściowymi, ponieważ:

[math]
c \oplus b = a[/math]

Gdzie a to nasz tekst do zaszyfrowania, b jest kluczem, a c zaszyfrowanym tekstem. Jak widzimy szyfrując zaszyfrowany tekst tym samym kluczem – odszyfrowywujemy go.
Co jest genialną właściwością.

Tablica prawdy dla XOR wygląda następująco:

a | b | w
0 | 0 | 0
0 | 1 | 1
1 | 1 | 0
1 | 0 | 1

Przejdźmy ten algorytm. Zakładam że umiesz przeliczać liczby w systemie dziesiętnym na binarny, dlatego nie użyję konkretnych słów a przykładowych ciągów zer i jedynek.

Tekst do zaszyfrowania:
0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0

Klucz:
1 1 0 1 1

Szyfrujemy:
(klucz powielamy tyle ile potrzeba)

0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 tekst
1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 klucz
1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 zaszyfrowany tekst

No i teraz odszyfrujemy go :)

1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 zaszyfrowany tekst
1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 klucz ten sam co poprzednio
0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 odszyfrowany tekst

Jak widać odszyfrowany tekst jest taki sam ten który chcieliśmy zaszyfrować.

Oczywiście tekst po zaszyfrowaniu będzie wyglądał conajmniej dziwnie. Ale powoli, zobaczmy na implementacje tego w Javie

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
public class krypto {
 

  String haslo_bin;// haslo w postaci binarnej
 
  String do_szyfrowania; //txt w postaci binarnej
 
  private String DectoBin(int a)
  {
     
      StringBuilder t = new StringBuilder(Integer.toBinaryString(a));//przeliczam
      int l = t.length();
      if(l<8)
      {
          for(int i=l;i<8;i++)
              t.insert(0, "0");//rozszerzam do 8 bitow
      }
  return t.toString();//zwracam
 
  }

  public krypto(String h, String haslo)
  {
  //konstruktor
  StringBuilder t = new StringBuilder();
     
  for(int i=0;i<haslo.length();i++)
      t.append(DectoBin((int)haslo.charAt(i)*2));
     
  haslo_bin=t.toString();
  StringBuilder hh = new StringBuilder();
     
  for(int i=0;i<h.length();i++)
      hh.append(DectoBin((int)h.charAt(i)));  
  do_szyfrowania=hh.toString();
//tworze w konstruktorze calosc hasla i txt do zaszyforwania
  }
 
 
  public String Go()
  {
 
      StringBuilder w = new StringBuilder();
      for(int i=0,j=0;i<do_szyfrowania.length();i++,j++){
     
          {
          if(j==haslo_bin.length()) j=0;
          boolean a = (do_szyfrowania.charAt(i)=='1' && haslo_bin.charAt(j)=='1') || (do_szyfrowania.charAt(i)=='0' && haslo_bin.charAt(j)=='0')?true:false;
          w.append(a==true?"0":"1");
            //szyfruje, tworze ciag zer i jedynek juz zaszyfrowany
          }
     
     
      }
     
  return w.toString();//zwracam zera i jedynki
  }
 
 
  return wynik;
  }
 
  public static String toText(String a){
 
  String tt="";
  String wynik="";
   
  for(int i=0;i<a.length();i++)
  {
 
      tt=tt.concat(Character.toString(a.charAt(i)));
          if(tt.length()==8)//dziele wynik co 8
          {
       
              wynik=wynik.concat(Character.toString((char)((Integer.parseInt(tt, 2)))));  
              //po jednej literce przetwarzam na tekst
              tt="";

          }
     
  }
 
  return wynik;//i zwracam.
  }
 
 
}

No i wywołanie:

1
2
3
4
public static void main(String[] args) {
   krypto t = new krypto("Programowanie jest ciekawe!", "nasz klucz",1);
  System.out.println(t.toText(t.Go()));
  }

No i w taki sposób tekst „Programowanie jest ciekawe!”, używając klucza „nasz klucz” będzie wyglądał tak:

Œ°‰“2·µ…±•²«ƒÔ*³«žæ—µ§•7³ù

:)

Pozdrawiam!

Dzięki za wizytę,
Mateusz Mazurek
Mateusz M.

Ostatnie wpisy

Podsumowanie: luty i marzec 2024

Ostatnio tygodnie były tak bardzo wypełnione, że nie udało mi się napisać nawet krótkiego podsumowanie. Więc dziś zbiorczo podsumuję luty… Read More

2 tygodnie ago

Podsumowanie: styczeń 2024

Zapraszam na krótkie podsumowanie miesiąca. Książki W styczniu przeczytałem "Homo Deus: Historia jutra". Książka łudząco podoba do wcześniejszej książki tego… Read More

3 miesiące ago

Podsumowanie roku 2023

Cześć! Zapraszam na podsumowanie roku 2023. Książki Zacznijmy od książek. W tym roku cel 35 książek nie został osiągnięty. Niemniej… Read More

4 miesiące ago

Podsumowanie: grudzień 2023

Zapraszam na krótkie podsumowanie miesiąca. Książki W grudniu skończyłem czytać Mein Kampf. Nudna książka. Ciekawsze fragmenty można by było streścić… Read More

4 miesiące ago

Praca zdalna – co z nią dalej?

Cześć, ostatnio w Internecie pojawiło się dużo artykułów, które nie były przychylne pracy zdalnej. Z drugiej strony większość komentarzy pod… Read More

4 miesiące ago

Podsumowanie: listopad 2023

Zapraszam na krótkie podsumowanie miesiąca. Książki W listopadzie dokończyłem cykl "Z mgły zrodzony" Sandersona. Tylko "Stop prawa" mi nie do… Read More

5 miesięcy ago