algorithm - 这种用于 URL 缩短器的混淆算法是否有效？

Question

免责声明:我不是在问如何制作 URL 缩短器(我已经实现了使用 base-62 编码字符串的“双射函数”答案 HERE)。相反，我想扩展这个实现来混淆生成的字符串，以便它是:

A) 不是一个容易猜到的序列，并且

B) 仍然是双射的。

您可以轻松地随机化您的 base-62 字符集，但问题是它仍然像任何其他基数中的任何其他数字一样递增。例如，一种可能的增量进程可能是 {aX9fgE, aX9fg3, aX9fgf, aX9fgR, … ,}

我想出了一个混淆技术，我对 A) 的要求很满意，但我只是部分确定它满足 B)。这个想法是这样的:

增量方法中唯一可以保证改变的是“1 位”(出于实用原因，我将使用十进制术语)。在我之前给出的示例进程中，这将是 {E, 3, f, R, …}。因此，如果 base-62 集中的每个字符都有自己唯一的偏移量编号(例如，它与“零字符”的距离)，那么您可以将“1 位”字符的偏移量应用于字符串的其余部分。

例如，假设一个以 5 为基数的字符集 {A, f, 9, p, Z, 3}(从 0 到 5 升序排列)。每个人将分别有一个唯一的偏移量 0 到 5。计数看起来像 {A, f, 9, p, Z, 3, fA, ff, f9, fp, …} 等等。因此，当给定 fZ3p 的值时，该算法会查看 p，并且偏移量为 +3，会将字符串置换为 Zf9p(假设base-5集合是一个循环数组)。下一个增量数将为 fZ3Z，并且 Z 的偏移量为 +4，算法返回 39pZ。这些排列后的结果将作为他/她的“唯一 URL”传递给用户，用户永远不会看到 实际 base-62 编码字符串。

这种方法显然是可逆的；只需查看最后一个字符，并使用负偏移量执行相同的排列。我在想，出于这个原因，它仍然必须是双射的。但我不知道这是否必然是真的？有没有我没有考虑的边缘/角落案例？

编辑: 我的意图更注重缩短 URL 的长度，而不是模式的安全性。我知道有很多涉及加密函数、 block 密码等的解决方案。但我想强调的是，我不是询问实现A)的最佳方法，但是相反，“我的补偿方法是否满足 B)”。

如果您能找到任何漏洞，我们将不胜感激。

Answer 1

如果您确实想让它们难以猜测，请保持简单。

从在计数器模式下运行的普通加密算法开始。当你得到一个要缩短的 URL 时，增加你的计数器，加密它，将结果转换为使用可打印字符(例如，base 64)的东西，并将原始 URL 和缩短后的版本放入你的表中，这样你就可以从需要时缩短版本。

此时唯一真正的问题是使用什么加密算法。反过来，这取决于您的威胁模型。我看不出通过使缩短的 URL 难以猜测而获得的确切 yield ，因此我对威胁模型有点不确定。

如果你想让它稍微难以猜测，你可以使用类似 40 位版本的 RC4。这很容易破解，但足以让大多数人免于烦恼。

如果您想要更高的安全性，可以升级到 DES。这已被打破，但即使在这么晚的时候打破它也是相当的工作量。

如果您想要更高的安全性，可以使用 AES。

请注意，随着安全性的提高，缩短的 URL 会变长。 RC4-40 以 5 个字节开始，DES 以 7 个字节开始，AES 以 32 个字节开始。根据您转换为可打印文本的方式，它至少会扩展一点。