詳解DES加密算法的原理與Java實現
更新時間：2022年10月28日 08:51:37 作者：鴨血粉絲Tang
DES 加密，是對稱加密。對稱加密，顧名思義，加密和解密的運算全都是使用的同樣的秘鑰。這篇文章主要為大家講講DES加密算法的原理與Java實現，需要的可以參考一下
前面阿粉說了關于 MD5 加密算法，還有 RSA 加密算法的實現，以及他們的前世今生，今天阿粉在來說一下這個關于 DES 加密算法，又是怎么實現的。
DES加密算法
DES 加密，是對稱加密，之前阿粉也已經說了這個對稱加密和非對稱加密都是代表了什么意思，對稱加密，顧名思義，加密和解密的運算全都是使用的同樣的秘鑰。
DES加密算法原始思想可以參照二戰(zhàn)德國的恩格瑪機，其基本思想大致相同。傳統(tǒng)的密碼加密都是由古代的循環(huán)移位思想而來，恩格瑪機在這個基礎之上進行了擴散模糊。但是本質原理都是一樣的。現代DES在二進制級別做著同樣的事：替代模糊，增加分析的難度。
DES概述圖
DES加密原理
DES 使用一個 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗位，產生最大 64 位的分組大小。
這是一個迭代的分組密碼，使用稱為 Feistel 的技術，其中將加密的文本塊分成兩半。
使用子密鑰對其中一半應用循環(huán)功能，然后將輸出與另一半進行“異或”運算；接著交換這兩半，這一過程會繼續(xù)下去，但最后一個循環(huán)不交換。
DES 使用 16 個循環(huán)，使用異或，置換，代換，移位操作四種基本運算。
雖然現在 DES 加密已經被破解，但是如果保密級別不是很高的話，依然是可以使用的。
既然我們已經知道DES 加密的過程是從明文64位開始，然后到初始置換IP，之后生成子秘鑰，然后在秘鑰控制下進行16輪加密轉換，再做一次交換左右32比特，最后進行逆初始置換IP，最后返回密文的64位。
就像下面的圖：
具體的算法，阿粉暫時不說，直接開始我們的 Java 代碼實現。
DES 加密算法Java實現
public?class?DESUtil?{
?
????/**
?????*?偏移變量，固定占8位字節(jié)
?????*/
????private?final?static?String?IV_PARAMETER?=?"12345678";
????/**
?????*?密鑰算法
?????*/
????private?static?final?String?ALGORITHM?=?"DES";
????/**
?????*?加密/解密算法-工作模式-填充模式
?????*/
????private?static?final?String?CIPHER_ALGORITHM?=?"DES/CBC/PKCS5Padding";
????/**
?????*?默認編碼
?????*/
????private?static?final?String?CHARSET?=?"utf-8";
?
????/**
?????*?生成key
?????*
?????*?@param?password
?????*?@return
?????*?@throws?Exception
?????*/
????private?static?Key?generateKey(String?password)?throws?Exception?{
????????DESKeySpec?dks?=?new?DESKeySpec(password.getBytes(CHARSET));
????????SecretKeyFactory?keyFactory?=?SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
????????return?keyFactory.generateSecret(dks);
????}
?
?
????/**
?????*?DES加密字符串
?????*
?????*?@param?password?加密密碼，長度不能夠小于8位
?????*?@param?data?待加密字符串
?????*?@return?加密后內容
?????*/
????public?static?String?encrypt(String?password,?String?data)?{
????????if?(password==?null?||?password.length()?<?8)?{
????????????throw?new?RuntimeException("加密失敗，key不能小于8位");
????????}
????????if?(data?==?null)
????????????return?null;
????????try?{
????????????Key?secretKey?=?generateKey(password);
????????????Cipher?cipher?=?Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
????????????IvParameterSpec?iv?=?new?IvParameterSpec(IV_PARAMETER.getBytes(CHARSET));
????????????cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,?secretKey,?iv);
????????????byte[]?bytes?=?cipher.doFinal(data.getBytes(CHARSET));
?
????????????//JDK1.8及以上可直接使用Base64，JDK1.7及以下可以使用BASE64Encoder
????????????//Android平臺可以使用android.util.Base64
????????????return?new?String(Base64.getEncoder().encode(bytes));
?
????????}?catch?(Exception?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????????return?data;
????????}
????}
?
????/**
?????*?DES解密字符串
?????*
?????*?@param?password?解密密碼，長度不能夠小于8位
?????*?@param?data?待解密字符串
?????*?@return?解密后內容
?????*/
????public?static?String?decrypt(String?password,?String?data)?{
????????if?(password==?null?||?password.length()?<?8)?{
????????????throw?new?RuntimeException("加密失敗，key不能小于8位");
????????}
????????if?(data?==?null)
????????????return?null;
????????try?{
????????????Key?secretKey?=?generateKey(password);
????????????Cipher?cipher?=?Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
????????????IvParameterSpec?iv?=?new?IvParameterSpec(IV_PARAMETER.getBytes(CHARSET));
????????????cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,?secretKey,?iv);
????????????return?new?String(cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(data.getBytes(CHARSET))),?CHARSET);
????????}?catch?(Exception?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????????return?data;
????????}
????}
?
????/**
?????*?DES加密文件
?????*
?????*?@param?srcFile??待加密的文件
?????*?@param?destFile?加密后存放的文件路徑
?????*?@return?加密后的文件路徑
?????*/
????public?static?String?encryptFile(String?password,?String?srcFile,?String?destFile)?{
?
????????if?(password==?null?||?password.length()?<?8)?{
????????????throw?new?RuntimeException("加密失敗，key不能小于8位");
????????}
????????try?{
????????????IvParameterSpec?iv?=?new?IvParameterSpec(IV_PARAMETER.getBytes(CHARSET));
????????????Cipher?cipher?=?Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
????????????cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,?generateKey(key),?iv);
????????????InputStream?is?=?new?FileInputStream(srcFile);
????????????OutputStream?out?=?new?FileOutputStream(destFile);
????????????CipherInputStream?cis?=?new?CipherInputStream(is,?cipher);
????????????byte[]?buffer?=?new?byte[1024];
????????????int?r;
????????????while?((r?=?cis.read(buffer))?>?0)?{
????????????????out.write(buffer,?0,?r);
????????????}
????????????cis.close();
????????????is.close();
????????????out.close();
????????????return?destFile;
????????}?catch?(Exception?ex)?{
????????????ex.printStackTrace();
????????}
????????return?null;
????}
?
????/**
?????*?DES解密文件
?????*
?????*?@param?srcFile??已加密的文件
?????*?@param?destFile?解密后存放的文件路徑
?????*?@return?解密后的文件路徑
?????*/
????public?static?String?decryptFile(String?password,?String?srcFile,?String?destFile)?{
????????if?(password==?null?||?password.length()?<?8)?{
????????????throw?new?RuntimeException("加密失敗，key不能小于8位");
????????}
????????try?{
????????????File?file?=?new?File(destFile);
????????????if?(!file.exists())?{
????????????????file.getParentFile().mkdirs();
????????????????file.createNewFile();
????????????}
????????????IvParameterSpec?iv?=?new?IvParameterSpec(IV_PARAMETER.getBytes(CHARSET));
????????????Cipher?cipher?=?Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
????????????cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,?generateKey(key),?iv);
????????????InputStream?is?=?new?FileInputStream(srcFile);
????????????OutputStream?out?=?new?FileOutputStream(destFile);
????????????CipherOutputStream?cos?=?new?CipherOutputStream(out,?cipher);
????????????byte[]?buffer?=?new?byte[1024];
????????????int?r;
????????????while?((r?=?is.read(buffer))?>=?0)?{
????????????????cos.write(buffer,?0,?r);
????????????}
????????????cos.close();
????????????is.close();
????????????out.close();
????????????return?destFile;
????????}?catch?(Exception?ex)?{
????????????ex.printStackTrace();
????????}
????????return?null;
????}
}
其實 DES 加密過程如果要是簡化出來的話，無非就是那么幾步。
第一步：明文根據IP置換，變成新的明文，得到一個亂序的64 bit 明文組。
將新得到的加密明文分成兩個部分，Lo和Ro。
第二步：子秘鑰生成，DES加密過程有16輪循環(huán)函數，其中需要用到16個密鑰，所以要將這56 bit密鑰擴展生成16個48 bit 的子密鑰。
第三步：得到16個子密鑰K
第四步：S盒代換數據
第五步：P盒代換，P為固定置換，將經過S盒變換得到的32 bit進行一個置換操作。至此，得到F函數的最終輸出。
第六步：循環(huán)16次
第七步：IP的逆置換
最后輸出64位的比特密文。
就這么簡單，如果你要是理解了的話，那就沒那么多問題了。
到此這篇關于詳解DES加密算法的原理與Java實現的文章就介紹到這了,更多相關Java DES加密算法內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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