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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