詳解DES加密算法的原理與Java實現(xiàn)
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(xiàn)，需要的可以參考一下
前面阿粉說了關(guān)于 MD5 加密算法，還有 RSA 加密算法的實現(xiàn)，以及他們的前世今生，今天阿粉在來說一下這個關(guān)于 DES 加密算法，又是怎么實現(xiàn)的。
DES加密算法
DES 加密，是對稱加密，之前阿粉也已經(jīng)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(chǔ)之上進(jìn)行了擴散模糊。但是本質(zhì)原理都是一樣的?，F(xiàn)代DES在二進(jìn)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(chǎn)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(shù)，其中將加密的文本塊分成兩半。
使用子密鑰對其中一半應(yīng)用循環(huán)功能，然后將輸出與另一半進(jìn)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(xiàn)在 DES 加密已經(jīng)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(jīng)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(jìn)行16輪加密轉(zhuǎn)換，再做一次交換左右32比特，最后進(jìn)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(xiàn)。
DES 加密算法Java實現(xiàn)
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(rèn)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(nèi)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(nèi)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(jù)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(shù)，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(shù)據(jù)
第五步：P盒代換，P為固定置換，將經(jīng)過S盒變換得到的32 bit進(jìn)行一個置換操作。至此，得到F函數(shù)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(guān)于詳解DES加密算法的原理與Java實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java DES加密算法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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