des 向量 java_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
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