什么是WordArray？

Question

我一直在研究crypto-js，它的编码器可以转换成和转换出一个WordArray。我查阅了文档但没有找到任何关于WordArray是什么的解释。

据我所知，JavaScript中甚至没有一个名为WordArray的类型数组，也没有任何一个名为该名称的DataView。

我知道在Visual C++中WORD是什么意思，但我不确定这里的含义。

奇怪的是，我在这里、这里和这里找到的所有与crypto-js相关的线程都使用了WordArray一词，而没有人真正询问它是什么。请问有人可以告诉我吗？它是一个Uint16Array吗？还是只是另一个对于常规字节数组（Uint8Array或整数值的未类型化Array）的花哨说法？

- Water Cooler v2

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在您链接的“文档”中，字符串WordArray的第一次出现如下所述：“（哈希算法接受字符串或CryptoJS.lib.WordArray的实例。）* WordArray对象表示32位字的数组。* ”。在您下面链接的gist中也有相同的内容。看起来很简单明了。 - mbojko

@mbojko 谢谢。我错过了这个。不过问题仍然存在。所以，如果我的字符串是“he”，在UTF-8中它会变成两个相邻的16位无符号整数。如果我将它们转换成一个WordArray，那么结果会是一个由32位组成的单个元素数组，其中字母“h”的16位作为HIWORD，字母“e”的16位作为LOWORD，对吗？ - Water Cooler v2

我刚刚发布了一个单独的问题。https://stackoverflow.com/q/58525372/303685 - Water Cooler v2

顺便提一下，在您之前的问题中所指定的是UTF-16，更准确地说是没有字节顺序标记的UTF-16BE。 - Maarten Bodewes

不知道，可能曾经不小心碰到了BOM :) - Maarten Bodewes

Answer 1

该类在CryptoJS库中的core.js中定义：

/**
 * An array of 32-bit words.
 *
 * @property {Array} words The array of 32-bit words.
 * @property {number} sigBytes The number of significant bytes in this word array.
 */
var WordArray = C_lib.WordArray = Base.extend({

放入其中的（字节）值被放在单词的最高有效位中（我已经对照了源代码）。

例如，如果您将UTF-8（或Latin1或ASCII）格式的"he"值放入其中，则会得到一个元素为68_65_00_00的数组，并将words设置为2。这是因为UTF-8编码为8位字节，这些字节分组在最高的16位中。

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通常，（对称）加密算法的操作指定为位操作。但是，它们通常被优化为在32位或64位机器上工作，例如i86或x64机器。因此，在执行操作之前，任何语言中的库都会内部转换为单词。

通常，库定义其操作使用字节而不是单词。 CryptoJS在某种意义上有点特殊，因为它在单词缓冲区上运行。这在某种程度上是逻辑的，因为JavaScript未定义字节数组。 它还跳过了一步，因为否则你需要在算法实现中从UTF-8转换为字节，然后再转换为单词。

CryptoJS还具有64位单词数组，无疑是为了针对64位操作进行优化的算法，例如SHA-512。

- Maarten Bodewes

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是的，缺少对字节和字类型等面向位的直接支持将使本地JavaScript加密库比任何其他语言都要慢得多，更不用说C或汇编语言了。即使使用JIT的解释器在这里也几乎没有用处。您必须使用更低级别的机器代码来加速处理速度。 - Maarten Bodewes

还有一件事。我注意到我从字节数组转换的“WordArray”中的某些值是带符号的。我没有考虑到二进制补码。我只是将每个四个字节左移成一个“WordArray”的元素。所以问题是：一个“WordArray”的元素可以是带符号的，对吗？我的意思是，它们不应该是无符号类型，对吗？ - Water Cooler v2

好的，我已经尝试过了，它非常完美地工作。在客户端和ASP.NET服务器上使用相同的密钥（作为字节数组而不是WordArray）都可以。因此，WordArray的元素可以是任何东西。也就是说，它具有带符号的32位整数。 - Water Cooler v2

没问题，例如Java的所有基本类型（除了“char”，它仅用于字符）都是有符号的。32位字等效的“int”中的位也是有符号的。但最终，对于像AES这样的操作，这并不重要。这确实使一些计算更加困难，特别是对于类型而言，因为您必须考虑例如符号扩展。但这更多是对程序员而非计算机的问题。因此，其他语言也可以在没有问题的情况下使用有符号整数。 - Maarten Bodewes

请注意，在二进制补码值中，不仅位运算保持不变。例如，在模2^32下，减法和加法也是相同的。您可能需要在比较时将结果解释为整数而无符号，但只是这样而已。AES不需要比较，所有操作都是在不查看实际内容（如果您将其基于内容，则可能会出现侧信道）的情况下执行的。 - Maarten Bodewes