在JAVA中使用DES算法

DES算法提供CBC, OFB, CFB, ECB四种模式,MAC是基于ECB实现的。

 

一、数据补位

DES数据加解密就是将数据按照8个字节一段进行DES加密或解密得到一段8个字节的密文或者明文,最后一段不足8个字节,按照需求补足8个字节(通常补00或者FF,根据实际要求不同)进行计算,之后按照顺序将计算所得的数据连在一起即可。

这里有个问题就是为什么要进行数据补位?主要原因是DES算法加解密时要求数据必须为8个字节。

二、ECB模式

DES ECB(电子密本方式)其实非常简单,就是将数据按照8个字节一段进行DES加密或解密得到一段8个字节的密文或者明文,最后一段不足8个字节,按照需求补足8个字节进行计算,之后按照顺序将计算所得的数据连在一起即可,各段数据之间互不影响。

三、CBC模式

DES CBC(密文分组链接方式)有点麻烦,它的实现机制使加密的各段数据之间有了联系。其实现的机理如下:

加密步骤如下:

1)首先将数据按照8个字节一组进行分组得到D1D2......Dn(若数据不是8的整数倍,用指定的PADDING数据补位)

2)第一组数据D1与初始化向量I异或后的结果进行DES加密得到第一组密文C1(初始化向量I为全零)

3)第二组数据D2与第一组的加密结果C1异或以后的结果进行DES加密,得到第二组密文C2

4)之后的数据以此类推,得到Cn

5)按顺序连为C1C2C3......Cn即为加密结果。

 

解密是加密的逆过程,步骤如下:

1)首先将数据按照8个字节一组进行分组得到C1C2C3......Cn

2)将第一组数据进行解密后与初始化向量I进行异或得到第一组明文D1(注意:一定是先解密再异或)

3)将第二组数据C2进行解密后与第一组密文数据进行异或得到第二组数据D2

4)之后依此类推,得到Dn

5)按顺序连为D1D2D3......Dn即为解密结果。

这里注意一点,解密的结果并不一定是我们原来的加密数据,可能还含有你补得位,一定要把补位去掉才是你的原来的数据。

**
* DES算法
*/
public class DES {
   /**
   *
   * @return DES算法密钥
   */
   public static byte[] generateKey() {
        try {

            // DES算法要求有一个可信任的随机数源
            SecureRandom sr = new SecureRandom();

            // 生成一个DES算法的KeyGenerator对象
            KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DES");
            kg.init(sr);

            // 生成密钥
            SecretKey secretKey = kg.generateKey();

            // 获取密钥数据
            byte[] key = secretKey.getEncoded();

            return key;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            System.err.println("DES算法,生成密钥出错!");
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
   }

   /**
   * 加密函数
   *
   * @param data
   *            加密数据
   * @param key
   *            密钥
   * @return 返回加密后的数据
   */
   public static byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key) {

        try {

            // DES算法要求有一个可信任的随机数源
            SecureRandom sr = new SecureRandom();

            // 从原始密钥数据创建DESKeySpec对象
            DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

            // 创建一个密匙工厂,然后用它把DESKeySpec转换成
            // 一个SecretKey对象
            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
            SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);

            // using DES in ECB mode
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");

            // 用密匙初始化Cipher对象
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, sr);

            // 执行加密操作
            byte encryptedData[] = cipher.doFinal(data);

            return encryptedData;
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("DES算法,加密数据出错!");
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
   }

   /**
   * 解密函数
   *
   * @param data
   *            解密数据
   * @param key
   *            密钥
   * @return 返回解密后的数据
   */
   public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key) {
        try {
            // DES算法要求有一个可信任的随机数源
            SecureRandom sr = new SecureRandom();

            // byte rawKeyData[] = /* 用某种方法获取原始密匙数据 */;

            // 从原始密匙数据创建一个DESKeySpec对象
            DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

            // 创建一个密匙工厂,然后用它把DESKeySpec对象转换成
            // 一个SecretKey对象
            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
            SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);

            // using DES in ECB mode
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");

            // 用密匙初始化Cipher对象
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, sr);

            // 正式执行解密操作
            byte decryptedData[] = cipher.doFinal(data);

            return decryptedData;
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("DES算法,解密出错。");
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
   }

   /**
   * 加密函数
   *
   * @param data
   *            加密数据
   * @param key
   *            密钥
   * @return 返回加密后的数据
   */
   public static byte[] CBCEncrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv) {

        try {
            // 从原始密钥数据创建DESKeySpec对象
            DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

            // 创建一个密匙工厂,然后用它把DESKeySpec转换成
            // 一个SecretKey对象
            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
            SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);

            // Cipher对象实际完成加密操作
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");
            // 若采用NoPadding模式,data长度必须是8的倍数
            // Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/CBC/NoPadding");

            // 用密匙初始化Cipher对象
            IvParameterSpec param = new IvParameterSpec(iv);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, param);

            // 执行加密操作
            byte encryptedData[] = cipher.doFinal(data);

            return encryptedData;
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("DES算法,加密数据出错!");
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
   }

   /**
   * 解密函数
   *
   * @param data
   *            解密数据
   * @param key
   *            密钥
   * @return 返回解密后的数据
   */
   public static byte[] CBCDecrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv) {
        try {
            // 从原始密匙数据创建一个DESKeySpec对象
            DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);

            // 创建一个密匙工厂,然后用它把DESKeySpec对象转换成
            // 一个SecretKey对象
            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
            SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);

            // using DES in CBC mode
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");
            // 若采用NoPadding模式,data长度必须是8的倍数
            // Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/CBC/NoPadding");

            // 用密匙初始化Cipher对象
            IvParameterSpec param = new IvParameterSpec(iv);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, param);

            // 正式执行解密操作
            byte decryptedData[] = cipher.doFinal(data);

            return decryptedData;
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("DES算法,解密出错。");
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
   }

   public static void main(String[] args) {
        try {
            byte[] key = "11111111".getBytes();
            byte[] iv = "22222222".getBytes();
            byte[] data = DES.encrypt("ebc mode test".getBytes(), key);
            System.out.print("EBC mode:");
            System.out.println(new String(DES.decrypt(data, key)));
            System.out.print("CBC mode:");
            data = DES.CBCEncrypt("cbc mode test".getBytes(), key, iv);
            System.out.println(new String(DES.CBCDecrypt(data, key, iv)));
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
   }
}

 

 DES的几种填补方式 
   DES是对64位数据的加密算法,如数据位数不足64位的倍数,需要填充,补充到64位的倍数。 

 

   NoPadding 
   API或算法本身不对数据进行处理,加密数据由加密双方约定填补算法。例如若对字符串数据进行加解密,可以补充\0或者空格,然后trim 

   PKCS5Padding 
   加密前:数据字节长度对8取余,余数为m,若m>0,则补足8-m个字节,字节数值为8-m,即差几个字节就补几个字节,字节数值即为补充的字节数,若为0则补充8个字节的8 
   解密后:取最后一个字节,值为m,则从数据尾部删除m个字节,剩余数据即为加密前的原文 

 

因为DES是一种block cipher,一个block要8个字节,所以要加密的东西要分成8字节的整数倍,不足的就填充。
PKCS5Padding这种填充,填的字节代表所填字节的总数:

 

比如差三个字节的话填为 @@@@@333
差7个字节就填为 @7777777
没有差就填 88888888

posted @ 2010-05-06 17:05 张兴业 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏