图解DES3DES和AES加密算法

Posted 2021-12-29 wuzuchang2021

文章目录

• • 一、DES
  • • • 1. 加密和解密
      • 2. DES的结构(Feistel网络)
  • 二、3DES
  • • • 1. 3DES加密
      • 2. 3DES解密
  • 三、AES

一、DES

1. 加密和解密

DES是一种将64bit的明文加密成64bit的密文的对称加密算法。它的密钥长度是56bit。从规格上来讲，DES密钥长度是64bit，但是由于每隔7bit会设置一个用于校验检查的校验位，所以实质上密钥长度是56bit。

DES是以64bit的明文为一个单位来进行分组加密的，所以DES每次只能加密64bit的数据。如果需要加密很长的数据，就需要对DES加密进行迭代，而迭代的具体方式就称为模式（ECB、CBC、CFB、OFB、CTR）。

2. DES的结构(Feistel网络)

DES的基本结构是由Horst Feistel设计的，因此也叫Feistel网络、Feistel 结构 或者Feistel密码。很多密码算法中都用到这种结构。
在Feistel网络中，加密的各个步骤称之为轮，整个加密过程就是进行若干次轮的循环。DES 是一种16轮循环的Feistel网络。

上图表示Fesitel网络中的一轮，根据上图讲解一下Fesitel网络的具体结构。

1. 1. 上面两个方框表示本轮要加密的64bit 明文，输入的数据会被分为左右两个部分分别处理。
2. 下面两个方框表示本轮输出的左侧（密文）和右侧（明文）
3. 中间的子密钥指的是本轮加密所使用的密钥，在Fesitel网络中，每一轮都需要不同的子密钥。由于子密钥只是在一轮中使用，所以它是局部密钥，因此才被称为子密钥。
4. 轮函数 的作用是根据 右侧 和 子密钥 生成对左侧进行加密的bit序列，它是密码系统的核心。将轮函数输出的bit序列与左侧进行异或运算，其结果就是加密后的左侧。
5. 输入的右侧将直接输出

如果只看上面，我们的右侧是没有被加密的，所以我们才需要用不同的子密钥进行多次的轮操作，并且每两轮直接左右需要对调。如下图：

上图是进行了3轮循环，DES加密是16轮。

二、3DES

1. 3DES加密

3DES也是三重DES，是为了增加DES的强度，将DES重复3次所得到的一种加密算法。

由于DES密钥长度实质上是56bit，此三重DES的密钥长度就是3*56=168 bit。
上图我们可以发现，三重DES并不是进行三次DES加密（加密 -> 加密 -> 加密），而是加密-解密-加密的过程。为什么加密算法中要加入解密算法呢？其目的是为了让3DES兼容普通的DES。
当三重DES中所有密钥都相同时，三重DES就等于普通的DES了。因为前两次加密-解密得到的就是最初的明文，然后在进行一次DES加密，就相当于只做了一次DES加密。因此以前用DES加密的密文，也能用3DES来进行解密。

如果密钥1和密钥3相同，密钥2使用不同的密钥，这种三重DES就称为 DES_EDE2，如下图：

2. 3DES解密

三重DES解密过程和加密过程正好相反，以密钥3-密钥2-密钥1的顺序执行解密-加密-解密的操作

三、AES

AES也是分段加密的，它是取代DES而成为新标准的一种对称密码算法。、

参考书籍：《图解加解密技术》