• 对称加密算法-DES以及DESede算法


    一、简述

      对称加密算法就是能将数据加解密。加密的时候用密钥对数据进行加密,解密的时候使用同样的密钥对数据进行解密。

      DES是美国国家标准研究所提出的算法。因为加解密的数据安全性和密钥长度成正比。des的56位的密钥已经形成安全隐患,在1998年之后就很少被采用。但是一些老旧的系统还在使用。因为这个des算法并没有被美国标准委员会公布全部算法,大家一致怀疑被留了后门。所以慢慢就被淘汰掉了。

      后来针对des算法进行了改进,有了三重des算法(DESede)。针对des算法的密钥长度较短以及迭代次数偏少问题做了相应改进,提高了安全强度。不过desede算法处理速度较慢,密钥计算时间较长,加密效率不高问题使得对称加密算法的发展不容乐观。

    二、交互模型

    1、消息传递双方约定密钥,通常由消息发送方(甲方)构建密钥通知消息接收方(乙方)

    2、甲方使用密钥对数据记性加密,然后将加密后的数据通过网络传送给乙方

    3、乙方接收到数据,然后使用约定的密钥对数据进行解密

    整个模型很像hmac的数据交互过程,都是一个密钥的概念,而且密钥都是双方知道的。但是hmac算法是信息摘要的获取。这边是对数据进行加解密

    三、java6和bouncycastle针对des算法的数据加密支持还是不同的。体现在密钥长度,工作模式以及填充方式上。这里bouncycastle的密钥长度是64位。不过在DESede算法上bouncy castle也是密钥长度比java6的密钥长度要长。

        不过所有的对称加密算法的实现还是类似的。可以参看如下的代码:

    1、des算法

    package com.ca.test;  
    import java.security.Key;  
    import javax.crypto.Cipher;  
    import javax.crypto.KeyGenerator;  
    import javax.crypto.SecretKey;  
    import javax.crypto.SecretKeyFactory;  
    import javax.crypto.spec.DESKeySpec;  
    import org.apache.commons.codec.binary.Base64;  
    /** 
     * DES对称加密算法 
     * @author kongqz 
     * */  
    public class DESCoder {  
        /** 
         * 密钥算法 
         * java支持56位密钥,bouncycastle支持64位 
         * */  
        public static final String KEY_ALGORITHM="DES";  
          
        /** 
         * 加密/解密算法/工作模式/填充方式 
         * */  
        public static final String CIPHER_ALGORITHM="DES/ECB/PKCS5Padding";  
          
        /** 
         *  
         * 生成密钥,java6只支持56位密钥,bouncycastle支持64位密钥 
         * @return byte[] 二进制密钥 
         * */  
        public static byte[] initkey() throws Exception{  
              
            //实例化密钥生成器  
            KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
            //初始化密钥生成器  
            kg.init(56);  
            //生成密钥  
            SecretKey secretKey=kg.generateKey();  
            //获取二进制密钥编码形式  
            return secretKey.getEncoded();  
        }  
        /** 
         * 转换密钥 
         * @param key 二进制密钥 
         * @return Key 密钥 
         * */  
        public static Key toKey(byte[] key) throws Exception{  
            //实例化Des密钥  
            DESKeySpec dks=new DESKeySpec(key);  
            //实例化密钥工厂  
            SecretKeyFactory keyFactory=SecretKeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
            //生成密钥  
            SecretKey secretKey=keyFactory.generateSecret(dks);  
            return secretKey;  
        }  
          
        /** 
         * 加密数据 
         * @param data 待加密数据 
         * @param key 密钥 
         * @return byte[] 加密后的数据 
         * */  
        public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{  
            //还原密钥  
            Key k=toKey(key);  
            //实例化  
            Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);  
            //初始化,设置为加密模式  
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);  
            //执行操作  
            return cipher.doFinal(data);  
        }  
        /** 
         * 解密数据 
         * @param data 待解密数据 
         * @param key 密钥 
         * @return byte[] 解密后的数据 
         * */  
        public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{  
            //欢迎密钥  
            Key k =toKey(key);  
            //实例化  
            Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);  
            //初始化,设置为解密模式  
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);  
            //执行操作  
            return cipher.doFinal(data);  
        }  
        /** 
         * @param args 
         * @throws Exception  
         */  
        public static void main(String[] args) throws Exception {  
            String str="DES";  
            System.out.println("原文:"+str);  
            //初始化密钥  
            byte[] key=DESCoder.initkey();  
            System.out.println("密钥:"+Base64.encodeBase64String(key));  
            //加密数据  
            byte[] data=DESCoder.encrypt(str.getBytes(), key);  
            System.out.println("加密后:"+Base64.encodeBase64String(data));  
            //解密数据  
            data=DESCoder.decrypt(data, key);  
            System.out.println("解密后:"+new String(data));  
        }  
    }  
    控制台输出结果:  
    原文:DES  
    密钥:ocewbYVbtmE=  
    加密后:w6KsVSkLV3Q=  
    解密后:DES  

    2、desede算法演示

      1 package com.ca.test;  
      2 import java.security.Key;  
      3 import javax.crypto.Cipher;  
      4 import javax.crypto.KeyGenerator;  
      5 import javax.crypto.SecretKey;  
      6 import javax.crypto.SecretKeyFactory;  
      7 import javax.crypto.spec.DESedeKeySpec;  
      8 import org.apache.commons.codec.binary.Base64;  
      9 /** 
     10  * DESede对称加密算法演示 
     11  * @author kongqz 
     12  * */  
     13 public class DESedeCoder {  
     14     /** 
     15      * 密钥算法 
     16      * */  
     17     public static final String KEY_ALGORITHM="DESede";  
     18       
     19     /** 
     20      * 加密/解密算法/工作模式/填充方式 
     21      * */  
     22     public static final String CIPHER_ALGORITHM="DESede/ECB/PKCS5Padding";  
     23       
     24     /** 
     25      *  
     26      * 生成密钥 
     27      * @return byte[] 二进制密钥 
     28      * */  
     29     public static byte[] initkey() throws Exception{  
     30           
     31         //实例化密钥生成器  
     32         KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
     33         //初始化密钥生成器  
     34         kg.init(168);  
     35         //生成密钥  
     36         SecretKey secretKey=kg.generateKey();  
     37         //获取二进制密钥编码形式  
     38         return secretKey.getEncoded();  
     39     }  
     40     /** 
     41      * 转换密钥 
     42      * @param key 二进制密钥 
     43      * @return Key 密钥 
     44      * */  
     45     public static Key toKey(byte[] key) throws Exception{  
     46         //实例化Des密钥  
     47         DESedeKeySpec dks=new DESedeKeySpec(key);  
     48         //实例化密钥工厂  
     49         SecretKeyFactory keyFactory=SecretKeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
     50         //生成密钥  
     51         SecretKey secretKey=keyFactory.generateSecret(dks);  
     52         return secretKey;  
     53     }  
     54       
     55     /** 
     56      * 加密数据 
     57      * @param data 待加密数据 
     58      * @param key 密钥 
     59      * @return byte[] 加密后的数据 
     60      * */  
     61     public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{  
     62         //还原密钥  
     63         Key k=toKey(key);  
     64         //实例化  
     65         Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);  
     66         //初始化,设置为加密模式  
     67         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);  
     68         //执行操作  
     69         return cipher.doFinal(data);  
     70     }  
     71     /** 
     72      * 解密数据 
     73      * @param data 待解密数据 
     74      * @param key 密钥 
     75      * @return byte[] 解密后的数据 
     76      * */  
     77     public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{  
     78         //欢迎密钥  
     79         Key k =toKey(key);  
     80         //实例化  
     81         Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);  
     82         //初始化,设置为解密模式  
     83         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);  
     84         //执行操作  
     85         return cipher.doFinal(data);  
     86     }  
     87     /** 
     88      * 进行加解密的测试 
     89      * @throws Exception  
     90      */  
     91     public static void main(String[] args) throws Exception {  
     92         String str="DESede";  
     93         System.out.println("原文:/t"+str);  
     94         //初始化密钥  
     95         byte[] key=DESedeCoder.initkey();  
     96         System.out.println("密钥:/t"+Base64.encodeBase64String(key));  
     97         //加密数据  
     98         byte[] data=DESedeCoder.encrypt(str.getBytes(), key);  
     99         System.out.println("加密后:/t"+Base64.encodeBase64String(data));  
    100         //解密数据  
    101         data=DESedeCoder.decrypt(data, key);  
    102         System.out.println("解密后:/t"+new String(data));  
    103     }  
    104 }  
    105 控制台输出结果:  
    106 原文: DESede  
    107 密钥: BBDmwTjBsF7IwTIyGWt1bmFntRyUgMQL  
    108 加密后:    FM/DsEv3KgM=  
    109 解密后:    DESede  

    四、总结

    1、主要看设定密钥的长度的变化。同时,bouncycastle支持更多的填充模式,在相同算法上比java6实现的版本的密钥长度要长

    2、java的api中仅仅提供了DES,DESede和PBE 3三种对称加密算法密钥材料实现类

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