异或(XOR) & 异或加密

上次与异或(XOR)见面已经是2023年，那个时候只是应对408对它进行了了解和学习。

是时候学习一下异或(XOR)了！

异或(XOR)#

异或是一个运算方法，在计算机领域可以理解成跟耳熟能详的加减乘除一样，用于计算的。但是它一个二进制运算符，是根据二进制位来计算结果的。核心的计算规则就一句话:

IMPORTANT
位相同异或为0，不同为1

打个比方，a = 5，b = 3，它们的二进制分别为：a = 0101，b = 0011，对他们进行异或运算可以得到结果：

  0101
^ 0011
------
  0110

计算结果为0110，也就是10进制数字6。曾经在学习计算机组成原理的时候，了解到它经常被在逻辑控制单元里面担当一些异或门来对信号进行控制的，但是原理都是对信号进行异或计算来达到控制的目的的。

异或加密#

为什么会去了解到异或加密呢？其实是在考虑博客前端加密而了解到的。参考了一些博客框架的加密方法，都是在博客的frontmatter里面加一个密码字段，将明文的文章进行加密使之成为密文，这样密码和文章就不会暴露在前端页面中，加密过程中使用的KEY就是密码字段。而对明文的加密方法通常就使用的是异或加密。

通常使用的加密方法是对称加密，也就是说加密和解密使用的是同一个KEY，在构建时就会使用KEY将文章加密成密文，在前端页面中，通过用户输入的密码直接进行解密，不需要进行密码的校验，因为如果输入的密码与KEY一致会成功解密得到明文，否则解密失败。

这样就可以很好的保护文章的隐私，防止文章被泄露。同时也不需要后端进行密码校验，而且密码也不会暴露在前端。

文章内容的加密和解密#

根据我的资料查询，有很多种异或加密方式，但是基本都涉及到一个核心: 将文章内容分块，每一块内容都跟KEY进行异或计算得到密文，解密也是一样的，将密文块逐个跟KEY进行异或计算即可解密，所以这个过程一般来讲是由顺序的，否则解密成功组成明文也会乱序。

一个字符一个字符的异或运算也是完全可以，生成文本每个字符的Unicode码列表，同样的KEY也需要生成Unicode码列表，然后遍历文本的列表，逐个与KEY列表遍历，打个比方：

def xor_encrypt(text, key): 
    # 明文转ASCII码索引列表
    text_ = [ord(char) for char in text]
    # KEY转ASCII码索引列表
    key_ = [ord(char) for char in key]
    encrypted = []
    for i in range(len(text_)):
        # 逐个异或后转成ASCII索引对应的字符
        encrypted.append(chr(text_[i] ^ key_[i % len(key_)]))
    return ''.join(encrypted)

调用上面的函数

print(xor_encrypt("hello world", "123456"))

# 输出
"YW_XZF]AXQ"

这样就加密完成了，解密也一样，将密文块逐个跟KEY进行异或计算即可解密。同样打个比方：

def xor_decrypt(text, key):
    # 密文转ASCII码索引列表
    text_ = [ord(char) for char in text]
    # KEY转ASCII码索引列表
    key_ = [ord(char) for char in key]
    decrypted = []
    for i in range(len(text_)):
        # 逐个异或后转成ASCII索引对应的字符
        decrypted.append(chr(text_[i] ^ key_[i % len(key_)]))
    return ''.join(decrypted)

# 用上面的密文作为输入
print(xor_decrypt("YW_XZF]AXQ", "123456"))
# 输出
"hello world"

# 如果输入的密码不正确
print(xor_decrypt("YW_XZF]AXQ", "34556"))
# 输出
"jcjml%rhtnb"

加密和解密的目的就达成了