C#中對(duì)稱加密算法的踩坑日常記錄
1|0前言
有幸接觸了一下傳說(shuō)中的對(duì)稱加密算法3DES
感覺(jué)這些加密算法與我的工作是想去甚遠(yuǎn)的，一般沒(méi)什么機(jī)會(huì)接觸這些東西
今次了解了一下3DES這個(gè)對(duì)稱算法
原理算不上明白，算是踩了C#中的一些坑吧
C#中對(duì)于密鑰的處理比較奇怪，花費(fèi)了一晚上一早上的時(shí)間才弄明白
期間偷窺了不少C#的源代碼
下面由我娓娓道來(lái)
2|0簡(jiǎn)介
2|13DES算法命名
定義算法最早期的標(biāo)準(zhǔn)被放在ANS X9.52中并在1998年發(fā)布并將其描述為三重?cái)?shù)據(jù)加密算法（簡(jiǎn)稱TDEA），在ANSI X3.92中定義了該算法的三個(gè)操作但是并沒(méi)有使用DES或者3DES，直到1999年發(fā)布的FIPS PUB 46-3在正式命名三重?cái)?shù)據(jù)加密算法，大概在2004到2005的樣子才正式引入三重?cái)?shù)據(jù)加密算法，之前一直以TDEA存在著，也就是說(shuō)TDEA就是3DES，但是沒(méi)有使用3DES作為標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)。
2|2基本邏輯
三重?cái)?shù)據(jù)加密算法使用包括密鑰K1，密鑰K2和密鑰約束K3，每一個(gè)包含56位不包含奇偶校驗(yàn)，算法實(shí)現(xiàn)公式如下：
ciphertext = EK3(DK2(EK1(plaintext)))
即
密文 = EK3(DK2(EK1(平文)))
用K1對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，用K2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，用K3對(duì)數(shù)據(jù)再加密。
解密公式為如下：
plaintext = DK1(EK2(DK3(ciphertext)))
即
平文 = DK1(EK2(DK3(密文)))
用K3j對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，用K2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，用K1對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。每次加密都處理64位數(shù)據(jù)并形成一塊。
2|33DES加密選項(xiàng)
定義了三種密鑰選項(xiàng)。
（1）三個(gè)密鑰相互獨(dú)立。
（2）K1和K2密鑰獨(dú)立，但K1 = K3。
（3）三個(gè)密鑰相等。
密鑰選項(xiàng)1的強(qiáng)度最高，擁有3 x 56 = 168個(gè)獨(dú)立的密鑰位。
密鑰選項(xiàng)2的安全性稍低，擁有2 x 56 = 112個(gè)獨(dú)立的密鑰位。該選項(xiàng)比簡(jiǎn)單的應(yīng)用DES兩次的強(qiáng)度較高，即使用K1和K2，因?yàn)樗梢苑烙型鞠嘤龉簟?/p>
密鑰選項(xiàng)3等同與DES，只有56個(gè)密鑰位。這個(gè)選項(xiàng)提供了與DES的兼容性，因?yàn)榈?和第2次DES操作相互抵消了。該選項(xiàng)不再為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)科技協(xié)會(huì)（NIST）所推薦，亦不為ISO/IEC 18033-3所支持。
2|4C#實(shí)現(xiàn)
講真簡(jiǎn)介里用來(lái)湊字?jǐn)?shù)的這些內(nèi)容我其實(shí)沒(méi)怎么看明白
C#中使用TripleDESCryptoServiceProvider類來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能
public static string DesEncrypt(string input, string key)
{
byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input);
TripleDESCryptoServiceProvider tripleDES = new TripleDESCryptoServiceProvider();
tripleDES.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
tripleDES.Mode = CipherMode.ECB;
tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7;
ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length);
tripleDES.Clear();
return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length);
}
public static string DesDecrypt(string input, string key)
{
byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input);
TripleDESCryptoServiceProvider tripleDES = new TripleDESCryptoServiceProvider();
tripleDES.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
tripleDES.Mode = CipherMode.ECB;
tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7;
ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length);
tripleDES.Clear();
return Encoding.UTF8.GetString(resultArray);
}
從下面源碼中看出，該類接收的Key為16位或24位
然后對(duì)于這個(gè)Key，C#似乎有自己的處理方式
以下為個(gè)人理解：
這個(gè)24位的key會(huì)被處理成3個(gè)8字節(jié)的獨(dú)立密鑰參與運(yùn)算
當(dāng)提供24位key時(shí)并沒(méi)有什么不妥
但是當(dāng)提供16位的key時(shí) 會(huì)把提供的key拆分成兩個(gè)塊(block) 并以第一個(gè)塊作為第三個(gè)塊組成一個(gè)24位的密鑰
如下：
輸入密鑰：49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55
實(shí)際使用：49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56
可以看出使用了前8位來(lái)進(jìn)行后面8位的補(bǔ)全
這時(shí)候你可能要問(wèn)，如果提供一個(gè)不是16位也不是24位的密鑰時(shí)會(huì)發(fā)生什么
會(huì)拋異常
以上理解都是在.NetFramework中的體現(xiàn)
如果換到NetCore中，效果就又不一樣了
2|5NetCore
在NetCore中不存在TripleDESCryptoServiceProvider 取而代之的是 TripleDES
所以此時(shí)我們的代碼需要稍作修改
public static string DesEncrypt(string input, string key)
{
byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input);
var tripleDES = TripleDES.Create();
var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
tripleDES.Key = byteKey;
tripleDES.Mode = CipherMode.ECB;
tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7;
ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length);
return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length);
}
public static string DesDecrypt(string input, string key)
{
byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input);
var tripleDES = TripleDES.Create();
var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
tripleDES.Key = byteKey;
tripleDES.Mode = CipherMode.ECB;
tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7;
ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length);
return Encoding.UTF8.GetString(resultArray);
}
NetCore中同樣要求我們提供24位的Key
但是不在兼容16位的Key，如果你提供一個(gè)非24位的Key就會(huì)異常
不過(guò)沒(méi)關(guān)系，對(duì)于16位的Key我們可以自行處理一下
同理使用前8位補(bǔ)全后8位
public static string DesEncrypt(string input, string key)
{
byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input);
var tripleDES = TripleDES.Create();
var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
//復(fù)制前8位補(bǔ)全后8位
byte[] allKey = new byte[24];
Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16);
Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8);
tripleDES.Key = allKey;
tripleDES.Mode = CipherMode.ECB;
tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7;
ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length);
return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length);
}
public static string DesDecrypt(string input, string key)
{
byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input);
var tripleDES = TripleDES.Create();
var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
//復(fù)制前8位補(bǔ)全后8位
byte[] allKey = new byte[24];
Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16);
Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8);
tripleDES.Key = allKey;
tripleDES.Mode = CipherMode.ECB;
tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7;
ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor();
byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length);
return Encoding.UTF8.GetString(resultArray);
}
至此就可以正常兼容NetFramework的代碼了
3|0小結(jié)
至此寫下此文，也算是對(duì)3DES有了些許了解吧
需要記住
在.NET Core中利用3DES加密和解密必須要給出3個(gè)密鑰即24個(gè)字節(jié)即使密鑰3和密鑰1相等，它不會(huì)像.NET Framework中會(huì)重用密鑰1中的位數(shù)。
好了，以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。
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