糊言乱语

众所周知在计算机中所有的数据都是以二进制的方式存储的。不管是int,String,float等等不同的数据类型，最终都会保存为01的形式。那么为什么要使用这种方式储存数据呢？

因为计算机是一种电子设备，由复杂的电子元器件组合而成，一个电子元器件有带电和不带电两种状态，通常我们将带电状态表示为数值1，不带电状态表示为数值0，多个这样的元器件的组合可以表示更多状态，也就是可以表示更多的数据，如000表示0，001表示1，010表示2，011表示3，依此类推，111表示 7，一个元器件可表示一位（bit）数据，这种表示数据的方式就叫二进制。
在实际的电子设备中，我们将8个这样的元器件形成一个单元，这样的单元叫一个字节（byte），一个字节能表示多少个数呢？表示数值的范围是0-255。
一个字节由8个二进位组成，其中最右边的一位称为“最低有效位”或“最低位”，最左边的一位称为“最高有效位”或“最高位”。每一个二进位的值是0或1。

二进制计数的缺点:书写太长，容易出错，一般计算机的数据位数都是4的整数倍，所以，在计算机里通常采用16进制计数法。用数字可以表示各种信息，计算机里只有数值，当你在内存中看到一个数值时，这个数值可能代表各种意义，生活中的数值也可以代表其他意义，如1234可以代表密码，存款额，电报信息，根据上下线索，我们就能够知道这数值代表的意义

但是在Java中到底是如何去保存数据的呢？下面我就以int数据类型为例说明Java的方式。

大家都知道在Java中规定1 int = 4 byte, 1 byte = 8 bit。以此推理那么1个int在计算机中就是以4 * 8 = 32位(bit)的方式存储的。而又由于java中的int是属于有符号类型(Java中不存在unsigned类型)，所以32位的高一位是符号位，由此可以推理出int的储存大小区间

Integer.MAX_VALUE = 2147483647(十进制) = 1111111 11111111 11111111 11111111(二进制)
Integer.MIN_VALUE = -2147483648(十进制) = 10000000 00000000 00000000 00000000(二进制)

现在我们知道了二进制的概念了，但是其实二进制我想我们想象的那么单纯的表示的，他们是不同的表现方式如：原码，反码，补码

那么我们就知道了1与-1的二进制形式分别为0000000 00000000 00000000 00000001和11111111 11111111 11111111 11111111（Java中的数据是以补码的形式储存的）了。那么现在我们知道了数据是如何储存的了。那么计算机是如何利用这些数据进行计算的呢？我们知道在计算机的CPU中只有一个加法器，所有的运算都是需要它进行的。所以在计算机里所有的加减乘除都是转换成加法来进行运算的。那么它们是怎么转换的呢？下面我们介绍一下二进制的运算操作

概念：

1.数字摘要：解决在安全的通信环境下，保证信息的唯一的一种方式。通常使用MD5/SHA-1等算法完成摘要。一般比如大家在网上下载软件光盘时都会看到一个MD5值就是起到这个数字摘要的作用。在网络的环境中发送者把消息和数字摘要一同发送给接收者，接收者使用发送者相同的算法对消息加密，看是否与发送者发送过来的数字摘要相同，如果相同就证明消息没有给篡改过。下面是一个最为简单的示例：

import java.security.*;
public class myDigest {
  public static void main(String[] args)  {
    myDigest my=new myDigest();
    my.testDigest();
  }
  public void testDigest()
  {
   try {
     String myinfo="我的测试信息";
    //java.security.MessageDigest alg=java.security.MessageDigest.getInstance("MD5");
      java.security.MessageDigest alga=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");
      alga.update(myinfo.getBytes());
      byte[] digesta=alga.digest();
      System.out.println("本信息摘要是:"+byte2hex(digesta));
      //通过某中方式传给其他人你的信息(myinfo)和摘要(digesta) 对方可以判断是否更改或传输正常
      java.security.MessageDigest algb=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");
      algb.update(myinfo.getBytes());
      if (algb.isEqual(digesta,algb.digest())) {
         System.out.println("信息检查正常");
       }
       else
        {
          System.out.println("摘要不相同");
         }
   }
   catch (java.security.NoSuchAlgorithmException ex) {
     System.out.println("非法摘要算法");
   }
  }
  public String byte2hex(byte[] b) //二行制转字符串
    {
     String hs="";
     String stmp="";
     for (int n=0;n<b.length;n++)
      {
       stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
       if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
       else hs=hs+stmp;
       if (n<b.length-1)  hs=hs+":";
      }
     return hs.toUpperCase();
    }
}

2.电子签名：对数据信息的发生者身份的认定，它是一种抽象的概念而不是一种具体技术。实现电子签名的技术手段目前有多种，比如基于公钥密码技术的数字签名；或用一个独一无二的以生物特征统计学为基础的识别标识，例如手印、声音印记或视网膜扫描的识别；手书签名和图章的电子图象的模式识别；表明身份的密码代号（对称算法）；基于量子力学的计算机等等。

3.数字签名：所谓数字签名就是利用通过某种密码运算生成的一系列符号及代码组成电子密码进行"签名"，来代替书写签名或印章，对于这种电子式的签名在技术上还可进行算法验证，其验证的准确度是在物理世界中与手工签名和图章的验证是无法相比的。一般实现数字签名的方法是通过生成的密钥对的私钥对用户生成的数字消息进行DSA(Digital Signature Algorithm (DSA)是Schnorr和ElGamal签名算法的变种，被美国NIST作为DSS(DigitalSignature Standard))加密实现的。实现代码如下：

   */
 import java.security.*;
 import java.security.spec.*;
public class testdsa {
  public static void main(String[] args) throws java.security.NoSuchAlgorithmException,java.lang.Exception {
        testdsa my=new testdsa();
        my.run();
  }
  public void run()
  {
  //数字签名生成密钥
  //第一步生成密钥对,如果已经生成过,本过程就可以跳过,对用户来讲myprikey.dat要保存在本地
  //而mypubkey.dat给发布给其它用户
   if ((new java.io.File("myprikey.dat")).exists()==false) {
       if (generatekey()==false) {
           System.out.println("生成密钥对败");
           return;
          };
        }
//第二步,此用户
//从文件中读入私钥,对一个字符串进行签名后保存在一个文件(myinfo.dat)中
//并且再把myinfo.dat发送出去
//为了方便数字签名也放进了myifno.dat文件中,当然也可分别发送
  try {
  java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myprikey.dat"));
  PrivateKey myprikey=(PrivateKey)in.readObject();
  in.close();
 // java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubX509=new java.security.spec.X509EncodedKeySpec(bX509);
 //java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubkeyEncode=java.security.spec.X509EncodedKeySpec
  String myinfo="这是我的信息";    //要签名的信息
  //用私钥对信息生成数字签名
  java.security.Signature signet=java.security.Signature.getInstance("DSA");
  signet.initSign(myprikey);
  signet.update(myinfo.getBytes());
  byte[] signed=signet.sign();  //对信息的数字签名
  System.out.println("signed(签名内容)="+byte2hex(signed));
 //把信息和数字签名保存在一个文件中
  java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myinfo.dat"));
  out.writeObject(myinfo);
  out.writeObject(signed);
  out.close();
  System.out.println("签名并生成文件成功");
  }
  catch (java.lang.Exception e) {
    e.printStackTrace();
    System.out.println("签名并生成文件失败");
  };
  //第三步
  //其他人通过公共方式得到此户的公钥和文件
  //其他人用此户的公钥,对文件进行检查,如果成功说明是此用户发布的信息.
  //
  try {
   java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("mypubkey.dat"));
   PublicKey pubkey=(PublicKey)in.readObject();
   in.close();
   System.out.println(pubkey.getFormat());
   in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myinfo.dat"));
   String info=(String)in.readObject();
   byte[] signed=(byte[])in.readObject();
   in.close();
  java.security.Signature signetcheck=java.security.Signature.getInstance("DSA");
  signetcheck.initVerify(pubkey);
  signetcheck.update(info.getBytes());
  if (signetcheck.verify(signed)) {
  System.out.println("info="+info);
   System.out.println("签名正常");
  }
  else  System.out.println("非签名正常");
  }
  catch (java.lang.Exception e) {e.printStackTrace();};
  }
  //生成一对文件myprikey.dat和mypubkey.dat---私钥和公钥,
  //公钥要用户发送(文件,网络等方法)给其它用户,私钥保存在本地
  public boolean generatekey()
  {
    try {
  java.security.KeyPairGenerator  keygen=java.security.KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
 // SecureRandom secrand=new SecureRandom();
 // secrand.setSeed("tttt".getBytes()); //初始化随机产生器
 // keygen.initialize(576,secrand);     //初始化密钥生成器
  keygen.initialize(512);
  KeyPair keys=keygen.genKeyPair();
//  KeyPair keys=keygen.generateKeyPair(); //生成密钥组
  PublicKey pubkey=keys.getPublic();
  PrivateKey prikey=keys.getPrivate();
  java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myprikey.dat"));
  out.writeObject(prikey);
  out.close();
  System.out.println("写入对象 prikeys ok");
  out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("mypubkey.dat"));
   out.writeObject(pubkey);
   out.close();
   System.out.println("写入对象 pubkeys ok");
   System.out.println("生成密钥对成功");
   return true;
  }
  catch (java.lang.Exception e) {
   e.printStackTrace();
   System.out.println("生成密钥对失败");
   return false;
   };
  }
  public String byte2hex(byte[] b)
    {
     String hs="";
     String stmp="";
     for (int n=0;n<b.length;n++)
      {
       stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
       if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
       else hs=hs+stmp;
       if (n<b.length-1)  hs=hs+":";
      }
     return hs.toUpperCase();
    }
}    把他的公钥的信息及签名发给其它用户

4.PKI（公钥基础设施）：