JAVA和.NET使用DES对称加密的区别

Posted 2023-05-15

如果我说没有区别你会信吗？
但答案还真是这样，两者没有任何区别的，只不过实现的语言代码不同而已。
那么java与dot net之间的DES是否可以通用？答案也是完全通用。无论是Java的DES加密还是dot net的DES回密，均可以使用另一种语言且不限于Java或dot net解密。够明白吗？
DES其实只是一个算法，加密与解密我们都知道算法与密码是分离的。算法是公开的，都可以用，而密码是独立于算法的。所以DES在不同的语言中实现的算法根本就是一样的——也正是因为如此不管何种语言都是通用的（除非伪DES，要知道DES算法网上本身能搜到而且是一个标准，最先是由美国安全部门公开的）
再说一下，为什么有人“通”用不起来的原因。DES其实有CBC之类的参数的，也就是针对加密块选用的不同的加密手段。正是这个参数的原因，不同的语言中使用不同的参数做为默认值，所以使用默认的方式进行让两个串进行加解密肯定是不同的。DES使用一种模式（方法）加密，用另一种模式(方法）进行解密能得到正确的结果吗？一些人不怪自己的学艺不精，反说是两种语言的DES不通用（这也就是为什么百度上会出现诸多说java和dot net的DES加密方法不通用的原因）。
即便是自己使用的DES加密的代码也是通用的（前提你要遵守DES分开算法），但不要“重复实现已经实现的东西（专业术语叫造轮子）”。
附：
DES.Model属性取值
CBC 密码块链 (CBC) 模式引入了反馈。每个纯文本块在加密前，通过按位“异或”操作与前一个块的密码文本结合。这样确保了即使纯文本包含许多相同的块，这些块中的每一个也会加密为不同的密码文本块。在加密块之前，初始化向量通过按位“异或”操作与第一个纯文本块结合。如果密码文本块中有一个位出错，相应的纯文本块也将出错。此外，后面的块中与原出错位的位置相同的位也将出错。
ECB 电子密码本 (ECB) 模式分别加密每个块。这意味着任何纯文本块只要相同并且在同一消息中，或者在用相同的密钥加密的不同消息中，都将被转换成同样的密码文本块。如果要加密的纯文本包含大量重复的块，则逐块破解密码文本是可行的。另外，随时准备攻击的对手可能在您没有察觉的情况下替代和交换个别的块。如果密码文本块中有一个位出错，相应的整个纯文本块也将出错。
OFB 输出反馈 (OFB) 模式将少量递增的纯文本处理成密码文本，而不是一次处理整个块。此模式与 CFB 相似；这两种模式的唯一差别是移位寄存器的填充方式不同。如果密码文本中有一个位出错，纯文本中相应的位也将出错。但是，如果密码文本中有多余或者缺少的位，则那个位之后的纯文本都将出错。
CFB 密码反馈 (CFB) 模式将少量递增的纯文本处理成密码文本，而不是一次处理整个块。该模式使用在长度上为一个块且被分为几部分的移位寄存器。例如，如果块大小为 8 个字节，并且每次处理一个字节，则移位寄存器被分为 8 个部分。如果密码文本中有一个位出错，则一个纯文本位出错，并且移位寄存器损坏。这将导致接下来若干次递增的纯文本出错，直到出错位从移位寄存器中移出为止。
CTS 密码文本窃用 (CTS) 模式处理任何长度的纯文本并产生长度与纯文本长度匹配的密码文本。除了最后两个纯文本块外，对于所有其他块，此模式与 CBC 模式的行为相同。

DES.Padding属性的取值
None 不填充。
PKCS7 PKCS #7 填充字符串由一个字节序列组成，每个字节填充该字节序列的长度。
Zeros 填充字符串由设置为零的字节组成。
ANSIX923 ANSIX923 填充字符串由一个字节序列组成，此字节序列的最后一个字节填充字节序列的长度，其余字节均填充数字零。
ISO10126 ISO10126 填充字符串由一个字节序列组成，此字节序列的最后一个字节填充字节序列的长度，其余字节填充随机数据。

当Mode不同时，解密的内密内容能与相同吗？PaddingMode不同时，解密的内容的结尾部分能相同吗（填充结果只涉及到最后的一个块）.所以当不管何种语言使用相同的Mode及PaddingMode时，加解密的结果是相同的（当然不排除部分语言不实现全部的Mode和PaddingMode)但，基本的都是实现了的，所以基本上任何两种语言之间的DES都可以实现相同的加解密结果！而java和dot net中的DES显然指的是算法，两者是相同的，可以随意使用（Java中dot net中的Mode默认值是不同的，一定要设置相同的Mode和PaddingMode才可以的，不要双方都采用默认值，那样真的通不起来） 参考技术A DES加密
DES是一种对称加密(Data Encryption Standard)算法，以前我写过一篇文章：.NET中加密解密相关知识，有过简单描述。
DES算法一般有两个关键点，第一个是加密算法，第二个是数据补位。

加密算法常见的有ECB模式和CBC模式：
ECB模式：电子密本方式，这是JAVA封装的DES算法的默认模式，就是将数据按照8个字节一段进行DES加密或解密得到一段8个字节的密文或者明文，最后一段不足8个字节，则补足8个字节（注意：这里就涉及到数据补位了）进行计算，之后按照顺序将计算所得的数据连在一起即可，各段数据之间互不影响。
CBC模式：密文分组链接方式，这是.NET封装的DES算法的默认模式，它比较麻烦，加密步骤如下：
1、首先将数据按照8个字节一组进行分组得到D1D2......Dn（若数据不是8的整数倍，就涉及到数据补位了）
2、第一组数据D1与向量I异或后的结果进行DES加密得到第一组密文C1（注意：这里有向量I的说法，ECB模式下没有使用向量I）
3、第二组数据D2与第一组的加密结果C1异或以后的结果进行DES加密，得到第二组密文C2
4、之后的数据以此类推，得到Cn
5、按顺序连为C1C2C3......Cn即为加密结果。

数据补位一般有NoPadding和PKCS7Padding(JAVA中是PKCS5Padding)填充方式，PKCS7Padding和PKCS5Padding实际只是协议不一样，根据相关资料说明：PKCS5Padding明确定义了加密块是8字节，PKCS7Padding加密快可以是1-255之间。但是封装的DES算法默认都是8字节，所以可以认为他们一样。数据补位实际是在数据不满8字节的倍数，才补充到8字节的倍数的填充过程。
NoPadding填充方式：算法本身不填充，比如.NET的padding提供了有None，Zeros方式，分别为不填充和填充0的方式。
PKCS7Padding（PKCS5Padding）填充方式：为.NET和JAVA的默认填充方式，对加密数据字节长度对8取余为r，如r大于0，则补8-r个字节，字节为8-r的值；如果r等于0，则补8个字节8。比如：
加密字符串为为AAA，则补位为AAA55555;加密字符串为BBBBBB，则补位为BBBBBB22；加密字符串为CCCCCCCC，则补位为CCCCCCCC88888888。

.NET中的DES加密
对于.NET，框架在System.Security.Cryptography命名空间下提供了DESCryptoServiceProvider作为System.Security.Cryptography.DES加密解密的包装接口，它提供了如下的4个方法：
public override ICryptoTransform CreateDecryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)
public override ICryptoTransform CreateEncryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)
public override void GenerateIV()
public override void GenerateKey()

密码学第二讲-对称加密算法DES原理及实现

DES加密算法

DES加密算法，为对称加密算法中的一种。70年代初由IBM研发，后1977年被美国国家标准局采纳为数据加密标准，即DES全称的由来：Data Encryption Standard。对称加密算法，是相对于非对称加密算法而言的。两者区别在于，对称加密在加密和解密时使用同一密钥，而非对称加密在加密和解密时使用不同的密钥，即公钥和私钥。常见的DES、3DES、AES均为对称加密算法，而RSA、椭圆曲线加密算法，均为非对称加密算法。
 
　　DES是以64比特的明文为一个单位来进行加密的，超过64比特的数据，要求按固定的64比特的大小分组，分组有很多模式，后续单独总结，暂时先介绍DES加密算法。DES使用的密钥长度为64比特，但由于每隔7个比特设置一个奇偶校验位，因此其密钥长度实际为56比特。奇偶校验为最简单的错误检测码，即根据一组二进制代码中1的个数是奇数或偶数来检测错误。

Feistel网络

DES的基本结构，由IBM公司的Horst Feistel设计，因此称Feistel网络。在Feistel网络中，加密的每个步骤称为轮，经过初始置换后的64位明文，进行了16轮Feistel轮的加密过程，最后经过终结置换后形成最终的64位密文。如下为Feistel网络的示意图：

 

64位明文被分为左、右两部分处理，右侧数据和子密钥经过轮函数f生成用于加密左侧数据的比特序列，与左侧数据异或运算，运算结果输出为加密后的左侧，右侧数据则直接输出为右侧。
　　其中子密钥为本轮加密使用的密钥，每次Feistel均使用不同的子密钥。子密钥的计算，以及轮函数的细节，稍后下文介绍。由于一次Feistel轮并不会加密右侧，因此需要将上一轮输出后的左右两侧对调后，重复Feistel轮的过程，DES算法共计进行16次Feistel轮，最后一轮输出后左右两侧无需对调。

DES加密和解密的过程一致，均使用Feistel网络实现，区别仅在于解密时，密文作为输入，并逆序使用子密钥。

DES 加密算法的使用

在使用DES加密前，需要自己实现对明文的补码和去码操作

补码

//实现PKCS5Padding补码
func PKCS5Padding(cipherTxt [] byte, blockSize int) []byte {
    //计算准备添加的数字
    padding := blockSize - len(cipherTxt)%blockSize

    //得到补码
    padTxt := bytes.Repeat([]byte{byte(padding)}, padding)

    //拼接原文与补码
    var byteTxt = append(cipherTxt, padTxt...)

    return byteTxt

}

去码

//PKCS5Unpadding 去码
func PKCS5UnPadding(cipherTxt []byte) []byte {
    var l = len(cipherTxt)
    var txt = int(cipherTxt[l-1])
    res := cipherTxt[:l-txt]
    return res
}

DES加密

// key 必须为8位
func EnDESEncrypt (origData []byte, key []byte) []byte {

    //校验密钥
    block, _ := des.NewCipher(key)
    //设置补码
    origData = MyDES.PKCS5Padding(origData, block.BlockSize())
    //设置CBC加密模式
    blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block, key)

    //加密明文
    crypted := make([]byte, len(origData))

    blockMode.CryptBlocks(crypted, origData)

    return crypted

}

DES解密

func DeDESCriypt(cript []byte, key []byte) []byte  {
    //校验key的有效性
    block,_:=des.NewCipher(key)
    //通过CBC模式解密
    blockMode:=cipher.NewCBCDecrypter(block,key)

    //实现解密
    origData:=make([]byte,len(cript))
    blockMode.CryptBlocks(origData,cript)

    //去码
    origData = MyDES.PKCS5UnPadding(origData)
    return origData
}

使用

func main()  {

    key := []byte("aswedrfg")
    var data =[]byte("hello world")
    var cipherTxt = EnDESEncrypt(data,key)
    fmt.Println("加密的结果：",hex.EncodeToString( cipherTxt))

    var origData=DeDESCriypt(cipherTxt,key)
    fmt.Println("解密后的结果为:",string(origData))
}

输出结果

加密的结果： 935ae7ca3229f6c707bb9de9db9693c7
解密后的结果为: hello world

根据DES原理自己实现加密解密过程

加密

func EnCrypt(key string, data []byte) []byte {

    var sum = 0
    for i := 0; i < len(key); i++ {
        sum += int(key[i])
    }
    // 对明文进行补码
    var pad = PKCS5Padding(data, len(key))
    //通过加法，实现简单加密
    for i := 0;i<len(pad);i++{
        pad[i] = pad[i]+byte(sum)
    }
    return pad
}

解密

func Decrypt(cipherTxt []byte,key string) []byte {

    fmt.Println("???",cipherTxt)
    //计算key的总和
    var sum =0
    for i:=0;i<len(key);i++ {
        sum += int(key[i])
    }

    //减法运算
    for i:=0;i<len(cipherTxt);i++{
        cipherTxt[i]=cipherTxt[i]-byte(sum)
    }
    fmt.Println("???",cipherTxt)
    //去码
    var p = PKCS5UnPadding(cipherTxt)
    return p
}

3DES

3DES加密

DES是一个经典的对称加密算法，但也缺陷明显，即56位的密钥安全性不足，已被证实可以在短时间内破解。为解决此问题，出现了3DES，也称Triple DES，3DES为DES向AES过渡的加密算法，它使用3条56位的密钥对数据进行三次加密。为了兼容普通的DES，3DES并没有直接使用 加密->加密->加密 的方式，而是采用了加密->解密->加密 的方式。

当三重密钥均相同时，前两步相互抵消，相当于仅实现了一次加密，因此可实现对普通DES加密算法的兼容。

3DES解密

3DES解密过程，与加密过程相反，即逆序使用密钥。是以密钥3、密钥2、密钥1的顺序执行 解密->加密->解密。

相比DES，3DES因密钥长度变长，安全性有所提高，但其处理速度不高。因此又出现了AES加密算法，AES较于3DES速度更快、安全性更高。