DES加密与3DES加密

DES

数据加密标准（英语：Data Encryption Standard，缩写为 DES）是一种对称密钥加密块密码算法，1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），随后在国际上广泛流传开来。它基于使用56位密钥的对称算法。这个算法因为包含一些机密设计元素，相对短的密钥长度以及怀疑内含美国国家安全局（NSA）的后门而在开始时有争议，DES因此受到了强烈的学院派式的审查，并以此推动了现代的块密码及其密码分析的发展。

DES现在已经不是一种安全的加密方法，主要因为它使用的56位密钥过短。1999年1月，distributed.net与电子前哨基金会合作，在22小时15分钟内即公开破解了一个DES密钥。也有一些分析报告提出了该算法的理论上的弱点，虽然在实际中难以应用。为了提供实用所需的安全性，可以使用DES的派生算法3DES来进行加密，虽然3DES也存在理论上的攻击方法。在2001年，DES作为一个标准已经被高级加密标准（AES）所替换。另外，DES已经不再作为国家标准科技协会（前国家标准局）的一个标准。

在某些文献中，作为算法的DES被称为DEA（Data Encryption Algorithm，数据加密算法），以与作为标准的DES区分开来。在发音时，DES可以作为缩写按字母拼出来(/ˌdiːˌiːˈɛs/)，或作为一个词念成/ˈdɛz/。
DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为7个字节共56位,是DES算法的工作密钥;Data为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。

3DES

密码学中，三重数据加密算法（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，相当于是对每个数据块应用三次数据加密标准（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。

DES有两种加密运算模式

• CBC
  需要初始化向量IV，来加密第一块C0.
  有点就是比ECB好
  缺点不利于并行计算、误差会迭代，还需要初始向量
• ECB
  优点就是简单，可以并行计算，不会迭代误差
  缺点就是隐藏不了模式

填充模式

• ZeroBytePadding
  所有需要填充的地方都以0填充。
• PKCS7Padding java默认没有该填充方法
  填充的内容是需要填充的字节数。如果最后一个数据块长度为len，每个块的长度为k，则要填充的内容为：
  　　 01 -- if lth mod k = k-1
  　　 02 -- if lth mod k = k-2
  　　 k k ..k k -- if lth mod k = 0
  需要注意的是，如果最后一个数据块的长度len恰好等于k，则需要在后面再添加一个完整的padding块，kk...kk。下面的例子是每8byte为一块，最后一块有8byte，需要填充8byte的\x08。
  　　... | DD DD DD DD DD DD DD DD | DD DD DD DD DD DD DD DD | 08 08 08 08 08 08 08 08 |
• PKCS5Padding
  PKCS5 和 PKCS7 的唯一区别是PKCS5只能用来填充64bit的数据块，除此之外可以混用。
• NoPadding
  不填充，如果加密内容不是8字节整数倍加密则会报错
• SSL3Padding

C#的默认模式为CBC,默认填充方式为PKCS7
java的默认模式为ECB，默认填充方式为PKCS5Padding
C#中key的size为16和24均可
java中要求key的size必须为24
对于CBC模式下的向量iv的size两者均要求必须为8

java平台每种加密方式所需密码长度

AES/CBC/NoPadding (128)
AES/CBC/PKCS5Padding (128)
AES/ECB/NoPadding (128)
AES/ECB/PKCS5Padding (128)
DES/CBC/NoPadding (56)
DES/CBC/PKCS5Padding (56)
DES/ECB/NoPadding (56)
DES/ECB/PKCS5Padding (56)
DESede/CBC/NoPadding (168)
DESede/CBC/PKCS5Padding (168)
DESede/ECB/NoPadding (168)
DESede/ECB/PKCS5Padding (168)
RSA/ECB/PKCS1Padding (1024, 2048)
RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding (1024, 2048)
RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding (1024, 2048)

import android.util.Log;

import java.io.UnsupportedEncodingException;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

/**
 * 3DES加密解密
 * key长度为24个字符，不足可补零
 * IV向量必须为8位

 * 使用Base64.encodeToString(byte[], Base64.NO_WRAP);来将加密后的byte[]转为String

 * 使用Base64.decode(String, Base64.NO_WRAP);将转为String的加密字符转换为byte[]

 * new String(byte[])将解密后的byte[]转为String

 */
public class DES3Util {
    private static final String TAG = "DES3Util";
    private static final String DES3 = "DESede";

    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // DES3
    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    /**
     * 3DES ECB模式加密
     */
    public static byte[] des3EncodeECB(byte[] key, byte[] data) {
        try {
            SecretKey DESKey = new SecretKeySpec(key, DES3);    //生成密钥
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES3 + "/ECB/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, DESKey);
            return cipher.doFinal(data);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, e.getMessage());
            return null;
        }
    }

    /**
     * 3DES ECB模式解密
     */
    public static byte[] des3DecodeECB(byte[] key, byte[] data) {
        try {
            SecretKey DESKey = new SecretKeySpec(key, DES3);    //生成密钥
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES3 + "/ECB/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, DESKey);
            return cipher.doFinal(data);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, e.getMessage());
            return null;
        }
    }

    /**
     * 3DES CBC模式加密
     */
    public static byte[] des3EncodeCBC(byte[] key, byte[] iv, byte[] data) {
        try {
            SecretKey DESKey = new SecretKeySpec(key, DES3);    //生成密钥
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES3 + "/CBC/PKCS5Padding");
            IvParameterSpec ips = new IvParameterSpec(iv);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, DESKey, ips);
            return cipher.doFinal(data);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, e.getMessage());
            return null;
        }
    }

    /**
     * 3DES CBC模式加密
     */
    public static byte[] des3DecodeCBC(byte[] key, byte[] iv, byte[] data) {
        try {
            SecretKey DESKey = new SecretKeySpec(key, DES3);    //生成密钥
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DES3 + "/CBC/PKCS5Padding");
            IvParameterSpec ips = new IvParameterSpec(iv);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, DESKey, ips);
            return cipher.doFinal(data);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, e.getMessage());
            return null;
        }
    }

    /**
     * 根据字符串生成密钥字节数组
     *
     * @param keyStr 密钥字符串
     */
    private static byte[] build3DesKey(String keyStr) {
        try {
            byte[] key = new byte[24];    //声明一个24位的字节数组，默认里面都是0
            byte[] temp = keyStr.getBytes("UTF-8");    //将字符串转成字节数组
            if (key.length > temp.length) {
                //如果temp不够24位，则拷贝temp数组整个长度的内容到key数组中
                System.arraycopy(temp, 0, key, 0, temp.length);
            } else {
                //如果temp大于24位，则拷贝temp数组24个长度的内容到key数组中
                System.arraycopy(temp, 0, key, 0, key.length);
            }
            return key;
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, e.getMessage());
            return null;
        }
    }
}