xor异或算法学习

异或(xor)是一个数学运算符。它应用于逻辑运算。计算机符号为“xor”。其运算法则为:
a⊕b = (¬a ∧ b) ∨ (a ∧¬b)
如果a、b两个值不相同,则异或结果为1。如果a、b两个值相同,异或结果为0。
异或也叫半加运算,其运算法则相当于不带进位的二进制加法:二进制下用1表示真,0表示假,则异或的运算法则为:0⊕0=0,1⊕0=1,0⊕1=1,1⊕1=0(同为0,异为1),这些法则与加法是相同的,只是不带进位,所以异或常被认作不进位加法。
a ⊕ a = 0
a ⊕ b = b ⊕ a
a ⊕b ⊕ c = a ⊕ (b ⊕ c) = (a ⊕ b) ⊕ c
d = a ⊕ b ⊕ c 可以推出 a = d ⊕ b ⊕ c
a ⊕ b ⊕ a = b
若x是二进制数0101,y是二进制数1011;则x⊕y=1110
真⊕假=真
假⊕真=真
假⊕假=假
真⊕真=假
C语言和C++语言的异或,是用“^”
message XOR key // cipherText
cipherText XOR key // message
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
key必须是一次性的,且每次都要随机产生

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。

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