Java 加解密技术系列之 3DES

序

上一篇文章讲的是对称加密算法 — — DES，这篇文章打算在 DES 的基础上，继续多讲一点，也就是 3 重 DES — — Triple DES。

背景

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。

概念

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。

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 ) ) )

代码实现

3DES 的代码实现，与 DES 很类似，其实可以参考上一篇文章 — — DES 的代码实现，把算法定义改为 DESede 即可。不过，考虑到参考的方便性，这里还是贴出 3DES 加解密的代码实现，供大家参考。

<span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:12px;">package com.sica.des;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.security.Security;

/**
 * Created by xiang.li on 2015/3/19.
 * TripleDES(3DES) 加解密工具类
 */
public class TripleDES {
    private static final String Algorithm = "DESede"; // 定义 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
    private static final String hexString="0123456789ABCDEF";
    /**
     *
     * @param keybyte  加密密钥，长度为24字节
     * @param src     字节数组(根据给定的字节数组构造一个密钥。 )
     * @return
     */
    public static byte[] encryptMode(byte[] keybyte, byte[] src) {
        try {
            // 根据给定的字节数组和算法构造一个密钥
            SecretKey deskey = new SecretKeySpec(keybyte, Algorithm);
            // 加密
            Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
            c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);
            return c1.doFinal(src);
        } catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {
            e2.printStackTrace();
        } catch (java.lang.Exception e3) {
            e3.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    /**
     *
     * @param keybyte 密钥
     * @param src       需要解密的数据
     * @return
     */
    public static byte[] decryptMode(byte[] keybyte, byte[] src) {
        try {
            // 生成密钥
            SecretKey deskey = new SecretKeySpec(keybyte, Algorithm);
            // 解密
            Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
            c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey);
            return c1.doFinal(src);
        } catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {
            e2.printStackTrace();
        } catch (java.lang.Exception e3) {
            e3.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 字符串转为16进制
     * @param str
     * @return
     */
    public static String encode(String str)
    {
        //根据默认编码获取字节数组
        byte[] bytes=str.getBytes();
        StringBuilder sb=new StringBuilder(bytes.length*2);

        //将字节数组中每个字节拆解成2位16进制整数
        for(int i=0;i<bytes.length;i++)
        {
            sb.append(hexString.charAt((bytes[i]&0xf0)>>4));
            sb.append(hexString.charAt((bytes[i]&0x0f)>>0));
        }
        return sb.toString();
    }
    /**
     *
     * @param bytes
     * @return
     * 将16进制数字解码成字符串,适用于所有字符（包括中文）
     */
    public static String decode(String bytes)
    {
        ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream(bytes.length()/2);
        //将每2位16进制整数组装成一个字节
        for(int i=0;i<bytes.length();i+=2)
            baos.write((hexString.indexOf(bytes.charAt(i))<<4 |hexString.indexOf(bytes.charAt(i+1))));
        return new String(baos.toByteArray());
    }

    // 转换成十六进制字符串
    public static String byte2hex(byte[] b) {
        String hs = "";
        String stmp = "";
        for (int n = 0; n < b.length; n++) {
            stmp = (java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
            if (stmp.length() == 1)
                hs = hs + "0" + stmp;
            else
                hs = hs + stmp;
            if (n < b.length - 1)
                hs = hs + "";
        }
        return hs.toUpperCase();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 添加新安全算法,如果用JCE就要把它添加进去
        //这里addProvider方法是增加一个新的加密算法提供者(个人理解没有找到好的答案,求补充)
        Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
        //byte数组(用来生成密钥的)
        final byte[] keyBytes = { 0x11, 0x22, 0x4F, 0x58, (byte)0x88, 0x10,
                0x40, 0x38, 0x28, 0x25, 0x79, 0x51, (byte) 0xCB, (byte) 0xDD,
                0x55, 0x66, 0x77, 0x29, 0x74, (byte) 0x98, 0x30, 0x40, 0x36,
                (byte) 0xE2 };
        String szSrc = "This is a 3DES test. 测试";
        System.out.println("加密前的字符串:" + szSrc);

        byte[] encoded = encryptMode(keyBytes, szSrc.getBytes());
        System.out.println("加密后的字符串:" + byte2hex(encoded));

        byte[] srcBytes = decryptMode(keyBytes, encoded);
        System.out.println("解密后的字符串:" + new String(srcBytes));
    }
}</span>

结束语

由于 3DES 是在 DES 的基础上发展来的，因此，3DES 的基本原理也与 DES 相差无二，只不过又在其基础上得到了一些改进，了解了这些，再使用 3DES 时，就真的很容易了，虽然 sun 的实现你不了解，但大概的原理清楚了，再了解一下 sun 的源码，自己实现还是很容易的。