对称加密算法-DES以及DESede算法

一、简述

对称加密算法就是能将数据加解密。加密的时候用密钥对数据进行加密，解密的时候使用同样的密钥对数据进行解密。

DES是美国国家标准研究所提出的算法。因为加解密的数据安全性和密钥长度成正比。des的56位的密钥已经形成安全隐患，在1998年之后就很少被采用。但是一些老旧的系统还在使用。因为这个des算法并没有被美国标准委员会公布全部算法，大家一致怀疑被留了后门。所以慢慢就被淘汰掉了。

后来针对des算法进行了改进，有了三重des算法（DESede）。针对des算法的密钥长度较短以及迭代次数偏少问题做了相应改进，提高了安全强度。不过desede算法处理速度较慢，密钥计算时间较长，加密效率不高问题使得对称加密算法的发展不容乐观。

二、交互模型

1、消息传递双方约定密钥，通常由消息发送方（甲方）构建密钥通知消息接收方（乙方）

2、甲方使用密钥对数据记性加密，然后将加密后的数据通过网络传送给乙方

3、乙方接收到数据，然后使用约定的密钥对数据进行解密

整个模型很像hmac的数据交互过程，都是一个密钥的概念，而且密钥都是双方知道的。但是hmac算法是信息摘要的获取。这边是对数据进行加解密

三、java6和bouncycastle针对des算法的数据加密支持还是不同的。体现在密钥长度，工作模式以及填充方式上。这里bouncycastle的密钥长度是64位。不过在DESede算法上bouncy castle也是密钥长度比java6的密钥长度要长。

不过所有的对称加密算法的实现还是类似的。可以参看如下的代码：

1、des算法

package com.ca.test;
import java.security.Key;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
/**
 * DES对称加密算法
 * @author kongqz
 * */
public class DESCoder {
    /**
     * 密钥算法
     * java支持56位密钥，bouncycastle支持64位
     * */
    public static final String KEY_ALGORITHM="DES";  

    /**
     * 加密/解密算法/工作模式/填充方式
     * */
    public static final String CIPHER_ALGORITHM="DES/ECB/PKCS5Padding";  

    /**
     *
     * 生成密钥，java6只支持56位密钥，bouncycastle支持64位密钥
     * @return byte[] 二进制密钥
     * */
    public static byte[] initkey() throws Exception{  

        //实例化密钥生成器
        KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        //初始化密钥生成器
        kg.init(56);
        //生成密钥
        SecretKey secretKey=kg.generateKey();
        //获取二进制密钥编码形式
        return secretKey.getEncoded();
    }
    /**
     * 转换密钥
     * @param key 二进制密钥
     * @return Key 密钥
     * */
    public static Key toKey(byte[] key) throws Exception{
        //实例化Des密钥
        DESKeySpec dks=new DESKeySpec(key);
        //实例化密钥工厂
        SecretKeyFactory keyFactory=SecretKeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        //生成密钥
        SecretKey secretKey=keyFactory.generateSecret(dks);
        return secretKey;
    }  

    /**
     * 加密数据
     * @param data 待加密数据
     * @param key 密钥
     * @return byte[] 加密后的数据
     * */
    public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
        //还原密钥
        Key k=toKey(key);
        //实例化
        Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
        //初始化，设置为加密模式
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
        //执行操作
        return cipher.doFinal(data);
    }
    /**
     * 解密数据
     * @param data 待解密数据
     * @param key 密钥
     * @return byte[] 解密后的数据
     * */
    public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
        //欢迎密钥
        Key k =toKey(key);
        //实例化
        Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
        //初始化，设置为解密模式
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
        //执行操作
        return cipher.doFinal(data);
    }
    /**
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str="DES";
        System.out.println("原文："+str);
        //初始化密钥
        byte[] key=DESCoder.initkey();
        System.out.println("密钥："+Base64.encodeBase64String(key));
        //加密数据
        byte[] data=DESCoder.encrypt(str.getBytes(), key);
        System.out.println("加密后："+Base64.encodeBase64String(data));
        //解密数据
        data=DESCoder.decrypt(data, key);
        System.out.println("解密后："+new String(data));
    }
}
控制台输出结果：
原文：DES
密钥：ocewbYVbtmE=
加密后：w6KsVSkLV3Q=
解密后：DES  

2、desede算法演示

 package com.ca.test;
 import java.security.Key;
 import javax.crypto.Cipher;
 import javax.crypto.KeyGenerator;
 import javax.crypto.SecretKey;
 import javax.crypto.SecretKeyFactory;
 import javax.crypto.spec.DESedeKeySpec;
 import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
 /**
  * DESede对称加密算法演示
  * @author kongqz
  * */
 public class DESedeCoder {
     /**
      * 密钥算法
      * */
     public static final String KEY_ALGORITHM="DESede";  

     /**
      * 加密/解密算法/工作模式/填充方式
      * */
     public static final String CIPHER_ALGORITHM="DESede/ECB/PKCS5Padding";  

     /**
      *
      * 生成密钥
      * @return byte[] 二进制密钥
      * */
     public static byte[] initkey() throws Exception{  

         //实例化密钥生成器
         KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
         //初始化密钥生成器
         kg.init(168);
         //生成密钥
         SecretKey secretKey=kg.generateKey();
         //获取二进制密钥编码形式
         return secretKey.getEncoded();
     }
     /**
      * 转换密钥
      * @param key 二进制密钥
      * @return Key 密钥
      * */
     public static Key toKey(byte[] key) throws Exception{
         //实例化Des密钥
         DESedeKeySpec dks=new DESedeKeySpec(key);
         //实例化密钥工厂
         SecretKeyFactory keyFactory=SecretKeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
         //生成密钥
         SecretKey secretKey=keyFactory.generateSecret(dks);
         return secretKey;
     }  

     /**
      * 加密数据
      * @param data 待加密数据
      * @param key 密钥
      * @return byte[] 加密后的数据
      * */
     public static byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
         //还原密钥
         Key k=toKey(key);
         //实例化
         Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
         //初始化，设置为加密模式
         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
         //执行操作
         return cipher.doFinal(data);
     }
     /**
      * 解密数据
      * @param data 待解密数据
      * @param key 密钥
      * @return byte[] 解密后的数据
      * */
     public static byte[] decrypt(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
         //欢迎密钥
         Key k =toKey(key);
         //实例化
         Cipher cipher=Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
         //初始化，设置为解密模式
         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
         //执行操作
         return cipher.doFinal(data);
     }
     /**
      * 进行加解密的测试
      * @throws Exception
      */
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         String str="DESede";
         System.out.println("原文：/t"+str);
         //初始化密钥
         byte[] key=DESedeCoder.initkey();
         System.out.println("密钥：/t"+Base64.encodeBase64String(key));
         //加密数据
         byte[] data=DESedeCoder.encrypt(str.getBytes(), key);
         System.out.println("加密后：/t"+Base64.encodeBase64String(data));
         //解密数据
         data=DESedeCoder.decrypt(data, key);
         System.out.println("解密后：/t"+new String(data));
     }
 }
 控制台输出结果：
 原文： DESede
 密钥： BBDmwTjBsF7IwTIyGWt1bmFntRyUgMQL
 加密后：    FM/DsEv3KgM=
 解密后：    DESede  

四、总结

1、主要看设定密钥的长度的变化。同时，bouncycastle支持更多的填充模式，在相同算法上比java6实现的版本的密钥长度要长

2、java的api中仅仅提供了DES,DESede和PBE 3三种对称加密算法密钥材料实现类