什么是3DES对称加密算法？

Posted 2023-03-01

DES加密经过下面的步骤
1、提供明文和密钥,将明文按照64bit分块（对应8个字节），不足8个字节的可以进行填充（填充方式多种）,密钥必须为8个字节共64bit
填充方式：

当明文长度不为分组长度的整数倍时，需要在最后一个分组中填充一些数据使其凑满一个分组长度。
* NoPadding
API或算法本身不对数据进行处理，加密数据由加密双方约定填补算法。例如若对字符串数据进行加解密，可以补充\0或者空格，然后trim

* PKCS5Padding
加密前：数据字节长度对8取余，余数为m，若m>0,则补足8-m个字节，字节数值为8-m，即差几个字节就补几个字节，字节数值即为补充的字节数，若为0则补充8个字节的8
解密后：取最后一个字节，值为m，则从数据尾部删除m个字节，剩余数据即为加密前的原文。
例如：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。

* PKCS7Padding
PKCS7Padding 的填充方式和PKCS5Padding 填充方式一样。只是加密块的字节数不同。PKCS5Padding明确定义了加密块是8字节，PKCS7Padding加密快可以是1-255之间。
2、选择加密模式

**ECB模式** 全称Electronic Codebook模式，译为电子密码本模式
**CBC模式** 全称Cipher Block Chaining模式，译为密文分组链接模式
**CFB模式** 全称Cipher FeedBack模式，译为密文反馈模式
**OFB模式** 全称Output Feedback模式，译为输出反馈模式。
**CTR模式** 全称Counter模式，译为计数器模式。
3、开始加密明文（内部原理--加密步骤，加密算法实现不做讲解）

image
1、将分块的64bit一组组加密，示列其中一组：将此组进行初始置换（IP置换），目的是将输入的64位数据块按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位。
2、开始Feistel结构的16次转换，第一次转换为：右侧数据R0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L0异或运算，
运算结果输出为加密后的左侧L0，右侧数据则直接输出为右侧R0。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才正式完成一次Feistel加密，
3、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，每次加密的子密钥不相同，子密钥是通过秘钥计算得到的。
4、末置换是初始置换的逆过程，DES最后一轮后，左、右两半部分并未进行交换，而是两部分合并形成一个分组做为末置换的输入
DES解密经过下面的步骤
1、拿到密文和加密的密钥
2、解密：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。
3、讲解密后的明文去填充 (padding）得到的即为明文
Golang实现DES加密解密
package main

import (
"fmt"
"crypto/des"
"bytes"
"crypto/cipher"
)

func main()
var miwen,_= DESEncode([]byte("hello world"),[]byte("12345678"))
fmt.Println(miwen) // [11 42 146 232 31 180 156 225 164 50 102 170 202 234 123 129],密文：最后5位是补码
var txt,_ = DESDecode(miwen,[]byte("12345678"))
fmt.Println(txt) // [104 101 108 108 111 32 119 111 114 108 100]明码
fmt.Printf("%s",txt) // hello world

// 加密函数
func DESEncode(orignData, key []byte)([]byte,error)

// 建立密码块
block ,err:=des.NewCipher(key)
if err!=nil return nil,err

// 明文分组，不足的部分加padding
txt := PKCS5Padding(orignData,block.BlockSize())

// 设定加密模式,为了方便，初始向量直接使用key充当了（实际项目中，最好别这么做）
blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block,key)

// 创建密文长度的切片，用来存放密文字节
crypted :=make([]byte,len(txt))

// 开始加密,将txt作为源，crypted作为目的切片输入
blockMode.CryptBlocks(crypted,txt)

// 将加密后的切片返回
return crypted,nil

// 加密所需padding
func PKCS5Padding(ciphertext []byte,size int)[]byte
padding := size - len(ciphertext)%size
padTex := bytes.Repeat([]bytebyte(padding),padding)
return append(ciphertext,padTex...)

// 解密函数
func DESDecode(cripter, key []byte) ([]byte,error)
// 建立密码块
block ,err:=des.NewCipher(key)
if err!=nil return nil,err

// 设置解密模式，加密模式和解密模式要一样
blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block,key)

// 设置切片长度，用来存放明文字节
originData := make([]byte,len(cripter))

// 使用解密模式解密,将解密后的明文字节放入originData 切片中
blockMode.CryptBlocks(originData,cripter)

// 去除加密的padding部分
strByt := UnPKCS5Padding(origenData)

return strByt,nil

// 解密所需要的Unpadding
func UnPKCS5Padding(origin []byte) []byte
// 获取最后一位转为整型，然后根据这个整型截取掉整型数量的长度
// 若此数为5，则减掉转换明文后的最后5位，即为我们输入的明文
var last = int(origin[len(origin)-1])
return origin[:len(origin)-last]

注意：在设置加密模式为CBC的时候，我们需要设置一个初始化向量，这个量的意思 在对称加密算法中，如果只有一个密钥来加密数据的话，明文中的相同文字就会也会被加密成相同的密文，这样密文和明文就有完全相同的结构，容易破解，如果给一个初始化向量，第一个明文使用初始化向量混合并加密，第二个明文用第一个明文的加密后的密文与第二个明文混合加密，这样加密出来的密文的结构则完全与明文不同，更加安全可靠。CBC模式图如下

CBC
3DES
DES 的常见变体是三重 DES，使用 168 位的密钥对资料进行三次加密的一种机制；它通常（但非始终）提供极其强大的安全性。如果三个 56 位的子元素都相同，则三重 DES 向后兼容 DES。
对比DES，发现只是换了NewTripleDESCipher。不过，需要注意的是，密钥长度必须24byte，否则直接返回错误。关于这一点，PHP中却不是这样的，只要是8byte以上就行；而Java中，要求必须是24byte以上，内部会取前24byte（相当于就是24byte）。另外，初始化向量长度是8byte（目前各个语言都是如此，不是8byte会有问题） 参考技术A 对称加密就是加密和解密用相同的密钥，
要了解3DES，首先要明白DES，
DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。具体算法网上都有，比较长我就不写了。
3DES就是三重DES，它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法,
3DES加密过程为：C=Ek3(Dk2(Ek1(M)))
3DES解密过程为：M=Dk1(EK2(Dk3(C))) 参考技术B 3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法。 参考技术C 什么是3DES对称加密算法？