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DES、3DES、AES、PBE对称加密算法实现及应用

对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,领取60元的注册体验金发信方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。

作者:薛勤来源:薛勤的博客|2019-08-02 10:43

 

1.对称加密算法概述

对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,领取60元的注册体验金发信方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后,若想解读原文,则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成可读明文。

在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,发收信双方都使用这个密钥对领取60元的注册体验金进行加密和解密,这就要求解密方事先必须知道加密密钥。

对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

不足之处是,交易双方都使用同样钥匙,安全性得不到保证。

在计算机系统中广泛使用的对称加密算法有DES和IDEA等。因为DES近年来屡屡被破解,所以,美国国家标准局倡导的AES即将作为新标准取代DES。

2.对称加密算法-DES

DES算法为密码体制中的对称密码体制,又被称为美国领取60元的注册体验金加密标准,是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。

明文按64位进行分组,密钥长64位,密钥事实上是56位参与DES运算(第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位, 使得每个密钥都有奇数个1)分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。

引入Bouncy Castle依赖:

  1. <dependency> 
  2.    <groupId>org.bouncycastle</groupId> 
  3.    <artifactId>bcprov-jdk15</artifactId> 
  4.    <version>1.46</version> 
  5. </dependency> 

引入Commons Codec依赖:

  1. <dependency> 
  2.    <groupId>commons-codec</groupId> 
  3.    <artifactId>commons-codec</artifactId> 
  4.    <version>1.10</version> 
  5. </dependency> 

Java代码实现:

  1. import java.security.Key
  2. import java.security.Security; 
  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.DESKeySpec; 
  8. import org.apache.commons.codec.binary.Hex; 
  9. import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; 
  10.  
  11. public class DES { 
  12.  
  13.   public static final String src = "des test"
  14.  
  15.   public static void main(String[] args) { 
  16.     jdkDES(); 
  17.     bcDES(); 
  18.   } 
  19.  
  20.   // 用jdk实现: 
  21.   public static void jdkDES() { 
  22.     try { 
  23.       // 生成KEY 
  24.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES"); 
  25.       keyGenerator.init(56); 
  26.       // 产生密钥 
  27.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  28.       // 获取密钥 
  29.       byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded(); 
  30.  
  31.       // KEY转换 
  32.       DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(bytesKey); 
  33.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DES"); 
  34.       Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); 
  35.  
  36.       // 加密 
  37.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding"); 
  38.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  39.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  40.       System.out.println("jdk des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  41.  
  42.       // 解密 
  43.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  44.       result = cipher.doFinal(result); 
  45.       System.out.println("jdk des decrypt:" + new String(result)); 
  46.     } catch (Exception e) { 
  47.       e.printStackTrace(); 
  48.     } 
  49.   } 
  50.  
  51.   // 用bouncy castle实现: 
  52.   public static void bcDES() { 
  53.     try { 
  54.       Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); 
  55.  
  56.       // 生成KEY 
  57.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES""BC"); 
  58.       keyGenerator.getProvider(); 
  59.       keyGenerator.init(56); 
  60.       // 产生密钥 
  61.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  62.       // 获取密钥 
  63.       byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded(); 
  64.  
  65.       // KEY转换 
  66.       DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(bytesKey); 
  67.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DES"); 
  68.       Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); 
  69.  
  70.       // 加密 
  71.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding"); 
  72.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  73.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  74.       System.out.println("bc des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  75.  
  76.       // 解密 
  77.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  78.       result = cipher.doFinal(result); 
  79.       System.out.println("bc des decrypt:" + new String(result)); 
  80.     } catch (Exception e) { 
  81.       e.printStackTrace(); 
  82.     } 
  83.   } 

应用例子:

3.对称加密算法-3DES

密码学中,三重领取60元的注册体验金加密算法(英语:Triple Data Encryption Algorithm,缩写为TDEA,Triple DEA),或称3DES(Triple DES),是一种对称密钥加密块密码,相当于是对每个领取60元的注册体验金块应用三次领取60元的注册体验金加密标准(DES)算法。由于计算机运算能力的增强,原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解;3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法,即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击,而不是设计一种全新的块密码算法。

Java代码实现:

  1. import java.security.Key
  2. import java.security.SecureRandom; 
  3. import java.security.Security; 
  4. import javax.crypto.Cipher; 
  5. import javax.crypto.KeyGenerator; 
  6. import javax.crypto.SecretKey; 
  7. import javax.crypto.SecretKeyFactory; 
  8. import javax.crypto.spec.DESedeKeySpec; 
  9. import org.apache.commons.codec.binary.Hex; 
  10. import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; 
  11.  
  12. public class DES3 { 
  13.  
  14.   public static final String src = "3des test"
  15.  
  16.   public static void main(String[] args) { 
  17.     jdk3DES(); 
  18.     bc3DES(); 
  19.   } 
  20.  
  21.   // 用jdk实现: 
  22.   public static void jdk3DES() { 
  23.     try { 
  24.       // 生成KEY 
  25.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DESede"); 
  26.       // 必须长度是:112或168 
  27. //            keyGenerator.init(168); 
  28.       keyGenerator.init(new SecureRandom()); 
  29.       // 产生密钥 
  30.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  31.       // 获取密钥 
  32.       byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded(); 
  33.  
  34.       // KEY转换 
  35.       DESedeKeySpec desKeySpec = new DESedeKeySpec(bytesKey); 
  36.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DESede"); 
  37.       Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); 
  38.  
  39.       // 加密 
  40.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding"); 
  41.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  42.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  43.       System.out.println("jdk 3des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  44.  
  45.       // 解密 
  46.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  47.       result = cipher.doFinal(result); 
  48.       System.out.println("jdk 3des decrypt:" + new String(result)); 
  49.  
  50.     } catch (Exception e) { 
  51.       e.printStackTrace(); 
  52.     } 
  53.   } 
  54.  
  55.   // 用bouncy castle实现: 
  56.   public static void bc3DES() { 
  57.     try { 
  58.       Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); 
  59.  
  60.       // 生成KEY 
  61.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(