对称密码之3DES

一时失言乱红尘 2022-07-14 14:18 137阅读 0赞

至于 3DES 为什么会出现呢？其实，这个不难想到。由于 DES 是一种非常简便的加密算法，但是密钥长度比较短，计算量比较小，相对来说，比较容易被破解。因此，在 DES 的基础上，使用三重数据加密算法，对数据进行加密，这样来说，破解的概率就小了很多。

1、3DES的概念

1.1 3DES

将密钥长度增至112位或168位，通过增加迭代次数提高安全性。

3DES，也就是“Triple DES”，中文名“三重数据加密算法”，它相当于是对每个数据块应用三次 DES 加密算法。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

1.2 缺点

处理速度较慢、密钥计算时间较长、加密效率不高。

1.3 3DES的实现原理

使用 3 条 56 位的密钥对数据进行三次加密。3DES（即 Triple DES）是 DES 向 AES 过渡的加密算法（1999年，NIST 将 3-DES 指定为过渡的加密标准）。

其具体实现如下：设 Ek() 和 Dk() 代表 DES 算法的加密和解密过程，K 代表 DES 算法使用的密钥，P 代表明文，C 代表密文，这样：

**3DES 加密过程为**： C = Ek3 ( Dk2 ( Ek1 ( P ) ) )

**3DES 解密过程为**： P = Dk1 ( EK2 ( Dk3 ( C ) ) )

1.4 JDK实现

![20161212210623170][]

2、3DES的编码步骤

2.1  生成密钥

![20161212211152397][]

2.1  加/解密

![20161212211208644][]

3、3DES算法的实现

TripleDESUtil.java

import javax.crypto.Cipher;
    import javax.crypto.KeyGenerator;
    import javax.crypto.SecretKey;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    
    public class TripleDESUtil {
    
    	/**
    	 * 生成密钥
    	 * 
    	 * @return
    	 */
    	public static byte[] initKey() {
    		try {
    			// 秘钥生成器
    			KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DESede");
    			// 初始化秘钥生成器
    			keyGen.init(168); // 112 168
    			// 生成密钥
    			SecretKey secretKey = keyGen.generateKey();
    			return secretKey.getEncoded();
    		} catch (Exception e) {
    			throw new RuntimeException(e);
    		}
    
    	}
    
    	/**
    	 * 使用DES算法，对数据进行加密
    	 * 
    	 * @param data
    	 *            要加密的数据
    	 * @param key
    	 *            加密数据的秘钥
    	 * @return
    	 */
    	public static byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key) {
    		try {
    			// 恢复密钥
    			SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DESede");
    			// cipher完成加密或者解密
    			Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding");
    			// 根基密钥，对Cipher进行初始化ENCRYPT_MODE(加密)，DECRYPT_MODE(解密)
    			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
    			// 解密/加密
    			byte[] cipherBytes = cipher.doFinal(data);
    			return cipherBytes;
    		} catch (Exception e) {
    			throw new RuntimeException(e);
    		}
    
    	}
    
    	/**
    	 * 使用DES数据解密
    	 * 
    	 * @param data
    	 *            要解密的数据
    	 * @param key
    	 *            解密数据用到的秘钥
    	 * @return
    	 */
    	public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key) {
    		try {
    			// 恢复密钥
    			SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DESede");
    			// cipher完成加密或者解密
    			Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding");
    			// 根基密钥，对Cipher进行初始化ENCRYPT_MODE(加密)，DECRYPT_MODE(解密)
    			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
    			// 解密/加密
    			byte[] plainBytes = cipher.doFinal(data);
    			return plainBytes;
    		} catch (Exception e) {
    			throw new RuntimeException(e);
    		}
    
    	}
    }

字节数组换位

public class BytesToHex {
    
    	public static String fromBytesToHex(byte[] resultBytes) {
    		StringBuilder builder = new StringBuilder();
    		for (int i = 0; i < resultBytes.length; i++) {
    			if (Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]).length() == 1) {
    				builder.append("0").append(
    						Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]));
    			} else {
    				builder.append(Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]));
    			}
    		}
    		return builder.toString();
    	}
    
    }

测试代码

public class Test {
    	// 待加密的明文
    	public static final String DATA = "test";
    
    	public static void main(String[] args) {
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		/* Test 3DES */
    		byte[] tridesKey = TripleDESUtil.initKey();
    		System.out
    				.println("3DES KEY : " + BytesToHex.fromBytesToHex(tridesKey));
    		byte[] tridesResult = TripleDESUtil.encrypt(DATA.getBytes(), tridesKey);
    		System.out.println(DATA + ">>>3DES 加密>>>"
    				+ BytesToHex.fromBytesToHex(tridesResult));
    
    		byte[] tridesPlain = TripleDESUtil.decrypt(tridesResult, tridesKey);
    		System.out.println(DATA + ">>>3DES 解密>>>" + new String(tridesPlain));
    		System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
    	}
    }

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[20161212211152397]: /images/20220714/4530f51b9d254d1ab43591377f99ebbc.png
[20161212211208644]: /images/20220714/8d2e3235d04943a1b10a4205d0a6aa7c.png