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对称加密算法

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原创作者: snowolf

DES
DES-Data Encryption Standard,即数据加密算法。是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为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。
DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位。

通过java代码实现如下:Coder类见 单向加密算法

Java代码

  1. import java.security.Key;
  2. import java.security.SecureRandom;
  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. /**
  9. * DES安全编码组件
  10. *
  11. *
    
    
  12. * 支持 DES、DESede(TripleDES,就是3DES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)
  13. * DES key size must be equal to 56
  14. * DESede(TripleDES) key size must be equal to 112 or 168
  15. * AES key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available
  16. * Blowfish key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)
  17. * RC2 key size must be between 40 and 1024 bits
  18. * RC4(ARCFOUR) key size must be between 40 and 1024 bits
  19. * 具体内容 需要关注 JDK Document http://.../docs/technotes/guides/security/SunProviders.html
  20. *
  21. *
  22. * @author 梁栋
  23. * @version 1.0
  24. * @since 1.0
  25. */
  26. public abstract class DESCoder extends Coder {
  27. /**
  28. * ALGORITHM 算法
  29. * 可替换为以下任意一种算法,同时key值的size相应改变。
  30. *
  31. *
    
    
  32. * DES key size must be equal to 56
  33. * DESede(TripleDES) key size must be equal to 112 or 168
  34. * AES key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available
  35. * Blowfish key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)
  36. * RC2 key size must be between 40 and 1024 bits
  37. * RC4(ARCFOUR) key size must be between 40 and 1024 bits
  38. *
  39. *
  40. * 在Key toKey(byte[] key)方法中使用下述代码
  41. * SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM); 替换
  42. *
  43. * DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);
  44. * SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
  45. * SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);
  46. *
  47. */
  48. public static final String ALGORITHM = "DES";
  49. /**
  50. * 转换密钥
  51. *
  52. * @param key
  53. * @return
  54. * @throws Exception
  55. */
  56. private static Key toKey(byte[] key) throws Exception {
  57. DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);
  58. SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
  59. SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);
  60. // 当使用其他对称加密算法时,如AES、Blowfish等算法时,用下述代码替换上述三行代码
  61. // SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
  62. return secretKey;
  63. }
  64. /**
  65. * 解密
  66. *
  67. * @param data
  68. * @param key
  69. * @return
  70. * @throws Exception
  71. */
  72. public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
  73. Key k = toKey(decryptBASE64(key));
  74. Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
  75. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
  76. return cipher.doFinal(data);
  77. }
  78. /**
  79. * 加密
  80. *
  81. * @param data
  82. * @param key
  83. * @return
  84. * @throws Exception
  85. */
  86. public static byte[] encrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
  87. Key k = toKey(decryptBASE64(key));
  88. Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
  89. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
  90. return cipher.doFinal(data);
  91. }
  92. /**
  93. * 生成密钥
  94. *
  95. * @return
  96. * @throws Exception
  97. */
  98. public static String initKey() throws Exception {
  99. return initKey(null);
  100. }
  101. /**
  102. * 生成密钥
  103. *
  104. * @param seed
  105. * @return
  106. * @throws Exception
  107. */
  108. public static String initKey(String seed) throws Exception {
  109. SecureRandom secureRandom = null;
  110. if (seed != null) {
  111. secureRandom = new SecureRandom(decryptBASE64(seed));
  112. } else {
  113. secureRandom = new SecureRandom();
  114. }
  115. KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
  116. kg.init(secureRandom);
  117. SecretKey secretKey = kg.generateKey();
  118. return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
  119. }
  120. }

延续上一个类的实现,我们通过MD5以及SHA对字符串加密生成密钥,这是比较常见的密钥生成方式。
再给出一个测试类:

Java代码

  1. import static org.junit.Assert.*;
  2. import org.junit.Test;
  3. /**
  4. *
  5. * @author 梁栋
  6. * @version 1.0
  7. * @since 1.0
  8. */
  9. public class DESCoderTest {
  10. @Test
  11. public void test() throws Exception {
  12. String inputStr = "DES";
  13. String key = DESCoder.initKey();
  14. System.err.println("原文:\t" + inputStr);
  15. System.err.println("密钥:\t" + key);
  16. byte[] inputData = inputStr.getBytes();
  17. inputData = DESCoder.encrypt(inputData, key);
  18. System.err.println("加密后:\t" + DESCoder.encryptBASE64(inputData));
  19. byte[] outputData = DESCoder.decrypt(inputData, key);
  20. String outputStr = new String(outputData);
  21. System.err.println("解密后:\t" + outputStr);
  22. assertEquals(inputStr, outputStr);
  23. }
  24. }

得到的输出内容如下:

Console代码

  1. 原文: DES
  2. 密钥: f3wEtRrV6q0=
  3. 加密后: C6qe9oNIzRY=
  4. 解密后: DES

由控制台得到的输出,我们能够比对加密、解密后结果一致。这是一种简单的加密解密方式,只有一个密钥。
其实DES有很多同胞兄弟,如DESede(TripleDES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)。这里就不过多阐述了,大同小异,只要换掉ALGORITHM换成对应的值,同时做一个代码替换SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);就可以了,此外就是密钥长度不同了。

Java代码

  1. /**
  2. * DES key size must be equal to 56
  3. * DESede(TripleDES) key size must be equal to 112 or 168
  4. * AES key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available
  5. * Blowfish key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)
  6. * RC2 key size must be between 40 and 1024 bits
  7. * RC4(ARCFOUR) key size must be between 40 and 1024 bits
  8. **/
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