【杂谈】密码学当中不同语言字节数组的转换

考虑到可能各位读者大佬们都不仅仅会一种语言，或者是在使用密码学算法的过程当中可能会遇到一些跨语言的使用，举一个简单的例子，假设是后端是用go写得，这里需要给前端提供接口，这里可能前端是用的js或者在移动端使用java或者是objective-c，因此呢，大概率需要做密码学库的跨语言转换，这里遇到的比较多的一点，就是最终数据的呈现形式了，因此呢，本文我在这里简单整理下不同语言之间数据类型之间的转换，因为个人水平有限，大概率写法是不一定优雅，也欢迎熟悉这些语言的大佬和我交流，共同进步。

背景介绍

那么，我们用哈希函数作为例子，来展开本文吧，这里选择了大多数开发者都会选择的一个哈希函数MD5来作为具体的用例，虽然说MD5已经不再安全，但是吧，大多数应用之中还是会发现很多使用MD5的地方，这里多说一句，如果涉及到安全要求高一些的系统或者项目，不建议使用MD5哈。

这里，我先用Java写一个MD5的用例吧，然后通过这个用例转换为其他语言的用例，这里呢我尽量不引入其他的库，如果语言本身带有密码学相关库的话。

package com.littleq;


import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;

public class Main {
    static byte[] md5(String message) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        return md.digest(message.getBytes());
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        System.out.println(Arrays.toString(md5("")));
        // [-44, 29, -116, -39, -113, 0, -78, 4, -23, -128, 9, -104, -20, -8, 66, 126]
    }
}

这段Java代码相信读者应该不难理解，就是计算一下MD5，注意这里Java这里返回的是一个字节数组，这里和我们见到过的正常MD5的输出是不一样的，那么我们如何变换下变成我们常见的MD5的样子呢？

package com.littleq;


import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Arrays;

public class Main {

    public static String byteArrayToHex(byte[] a) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(a.length * 2);
        for (byte b : a)
            sb.append(String.format("%02x", b));
        return sb.toString();
    }

    static byte[] md5(String message) throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
        return md.digest(message.getBytes());
    }

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
        System.out.println(byteArrayToHex(md5("")));
        // d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
        System.out.println(Arrays.toString(md5("")));
    }
}

好了，这么久正常输出来我们常见的MD5的结果了，接下来我们就从这块来聊一聊从[-44, 29, -116, -39, -113, 0, -78, 4, -23, -128, 9, -104, -20, -8, 66, 126]如何放到其他语言当中使用。

其他语言的转换

Python

对于Python，对于字节类型的存储范围是0~255，因此我们如果需要做转换，相对来说比较容易，我们只需要与一个0xFF就好了。

def from_java_bytes_to_python(data):
    return [i & 0xFF for i in data]


def to_hex(data):
    return ''.join('{:02x}'.format(x) for x in data)


if __name__ == '__main__':
    data = from_java_bytes_to_python([-44, 29, -116, -39, -113, 0, -78, 4, -23, -128, 9, -104, -20, -8, 66, 126])
    print(to_hex(data))
    # d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

这里，我们得到的输出和最终Java转成字符串的结果是一致的，这样就好了。

JavaScript

因为js本身的数据就是有符号的，所以直接转换下就可以用了。

function from_java_bytes_to_js(data) {
    return Buffer.from(data);
}

function to_hex(data) {
    return data.toString('hex');
}

function main() {
    const data = from_java_bytes_to_js([-44, 29, -116, -39, -113, 0, -78, 4, -23, -128, 9, -104, -20, -8, 66, 126]);
    console.log(to_hex(data));
    // d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
}

main();

Rust

因为rust本身是有有符号的byte的类型的，所以这个不用转换，直接用就好了。

fn to_hex_string(bytes: &[i8]) -> String {
    let mut result = String::new();
    for byte in bytes {
        result.push_str(&format!("{:02x}", byte));
    }
    result
}


fn main() {
    let hex_str = to_hex_string(&[-44, 29, -116, -39, -113, 0, -78, 4, -23, -128, 9, -104, -20, -8, 66, 126]);
    println!("{}", hex_str);
    // d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
}

C#

非常幸运的是，对于C#也是有这个类型的，因此呢，我们还是可以直接用的哦。

// See https://aka.ms/new-console-template for more information

using System.Text;

string ToHex(sbyte[] message)
{
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    foreach (sbyte b in message)
    {
        sb.Append(b.ToString("x2"));
    }
    return sb.ToString();
}

Console.WriteLine(ToHex(new sbyte[]{-44, 29, -116, -39, -113, 0, -78, 4, -23, -128, 9, -104, -20, -8, 66, 126}));
// d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

总结

没错，本文实际上是一篇水文，后续再有读者大佬遇到需要做这类转换，就可以直接用了，溜了，溜了~~