|
|
51CTO旗下网站
|
|
最新免费彩金白菜端

DES、3DES、AES、PBE对称加密算法实现及应用

对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,数据发信方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。

作者:薛勤来源:薛勤的博客|2019-08-02 10:43

 

1.对称加密算法概述

对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,数据发信方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后,若想解读原文,则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成可读明文。

在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密,这就要求解密方事先必须知道加密密钥。

对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

不足之处是,交易双方都使用同样钥匙,安全性得不到保证。

在计算机送38¥彩金下载app中广泛使用的对称加密算法有DES和IDEA等。因为DES近年来屡屡被破解,所以,美国国家标准局倡导的AES即将作为新标准取代DES。

2.对称加密算法-DES

DES算法为密码体制中的对称密码体制,又被称为美国数据加密标准,是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。

明文按64位进行分组,密钥长64位,密钥事实上是56位参与DES运算(第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位, 使得每个密钥都有奇数个1)分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。

引入Bouncy Castle依赖:

  1. <dependency> 
  2.    <groupId>org.bouncycastle</groupId> 
  3.    <artifactId>bcprov-jdk15</artifactId> 
  4.    <version>1.46</version> 
  5. </dependency> 

引入Commons Codec依赖:

  1. <dependency> 
  2.    <groupId>commons-codec</groupId> 
  3.    <artifactId>commons-codec</artifactId> 
  4.    <version>1.10</version> 
  5. </dependency> 

Java代码实现:

  1. import java.security.Key
  2. import java.security.Security; 
  3. import javax.crypto.Cipher; 
  4. import javax.crypto.KeyGenerator; 
  5. import javax.crypto.SecretKey; 
  6. import javax.crypto.SecretKeyFactory; 
  7. import javax.crypto.spec.DESKeySpec; 
  8. import org.apache.commons.codec.binary.Hex; 
  9. import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; 
  10.  
  11. public class DES { 
  12.  
  13.   public static final String src = "des test"
  14.  
  15.   public static void main(String[] args) { 
  16.     jdkDES(); 
  17.     bcDES(); 
  18.   } 
  19.  
  20.   // 用jdk实现: 
  21.   public static void jdkDES() { 
  22.     try { 
  23.       // 生成KEY 
  24.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES"); 
  25.       keyGenerator.init(56); 
  26.       // 产生密钥 
  27.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  28.       // 获取密钥 
  29.       byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded(); 
  30.  
  31.       // KEY转换 
  32.       DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(bytesKey); 
  33.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DES"); 
  34.       Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); 
  35.  
  36.       // 加密 
  37.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding"); 
  38.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  39.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  40.       System.out.println("jdk des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  41.  
  42.       // 解密 
  43.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  44.       result = cipher.doFinal(result); 
  45.       System.out.println("jdk des decrypt:" + new String(result)); 
  46.     } catch (Exception e) { 
  47.       e.printStackTrace(); 
  48.     } 
  49.   } 
  50.  
  51.   // 用bouncy castle实现: 
  52.   public static void bcDES() { 
  53.     try { 
  54.       Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); 
  55.  
  56.       // 生成KEY 
  57.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES""BC"); 
  58.       keyGenerator.getProvider(); 
  59.       keyGenerator.init(56); 
  60.       // 产生密钥 
  61.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  62.       // 获取密钥 
  63.       byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded(); 
  64.  
  65.       // KEY转换 
  66.       DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(bytesKey); 
  67.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DES"); 
  68.       Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); 
  69.  
  70.       // 加密 
  71.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding"); 
  72.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  73.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  74.       System.out.println("bc des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  75.  
  76.       // 解密 
  77.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  78.       result = cipher.doFinal(result); 
  79.       System.out.println("bc des decrypt:" + new String(result)); 
  80.     } catch (Exception e) { 
  81.       e.printStackTrace(); 
  82.     } 
  83.   } 

应用例子:

3.对称加密算法-3DES

密码学中,三重数据加密算法(英语:Triple Data Encryption Algorithm,缩写为TDEA,Triple DEA),或称3DES(Triple DES),是一种对称密钥加密块密码,相当于是对每个数据块应用三次数据加密标准(DES)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。

Java代码实现:

  1. import java.security.Key
  2. import java.security.SecureRandom; 
  3. import java.security.Security; 
  4. import javax.crypto.Cipher; 
  5. import javax.crypto.KeyGenerator; 
  6. import javax.crypto.SecretKey; 
  7. import javax.crypto.SecretKeyFactory; 
  8. import javax.crypto.spec.DESedeKeySpec; 
  9. import org.apache.commons.codec.binary.Hex; 
  10. import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; 
  11.  
  12. public class DES3 { 
  13.  
  14.   public static final String src = "3des test"
  15.  
  16.   public static void main(String[] args) { 
  17.     jdk3DES(); 
  18.     bc3DES(); 
  19.   } 
  20.  
  21.   // 用jdk实现: 
  22.   public static void jdk3DES() { 
  23.     try { 
  24.       // 生成KEY 
  25.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DESede"); 
  26.       // 必须长度是:112或168 
  27. //            keyGenerator.init(168); 
  28.       keyGenerator.init(new SecureRandom()); 
  29.       // 产生密钥 
  30.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  31.       // 获取密钥 
  32.       byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded(); 
  33.  
  34.       // KEY转换 
  35.       DESedeKeySpec desKeySpec = new DESedeKeySpec(bytesKey); 
  36.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DESede"); 
  37.       Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); 
  38.  
  39.       // 加密 
  40.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding"); 
  41.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  42.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  43.       System.out.println("jdk 3des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  44.  
  45.       // 解密 
  46.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  47.       result = cipher.doFinal(result); 
  48.       System.out.println("jdk 3des decrypt:" + new String(result)); 
  49.  
  50.     } catch (Exception e) { 
  51.       e.printStackTrace(); 
  52.     } 
  53.   } 
  54.  
  55.   // 用bouncy castle实现: 
  56.   public static void bc3DES() { 
  57.     try { 
  58.       Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); 
  59.  
  60.       // 生成KEY 
  61.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DESede""BC"); 
  62.       keyGenerator.getProvider(); 
  63.       keyGenerator.init(168); 
  64.       // 产生密钥 
  65.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  66.       // 获取密钥 
  67.       byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded(); 
  68.  
  69.       // KEY转换 
  70.       DESedeKeySpec desKeySpec = new DESedeKeySpec(bytesKey); 
  71.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DESede"); 
  72.       Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec); 
  73.  
  74.       // 加密 
  75.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/ECB/PKCS5Padding"); 
  76.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  77.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  78.       System.out.println("bc 3des encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  79.  
  80.       // 解密 
  81.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey); 
  82.       result = cipher.doFinal(result); 
  83.       System.out.println("bc 3des decrypt:" + new String(result)); 
  84.  
  85.     } catch (Exception e) { 
  86.       e.printStackTrace(); 
  87.     } 
  88.   } 

4.对称加密算法-AES

高级加密标准(英语:Advanced Encryption Standard,缩写:AES),在密码学中又称Rijndael加密法,是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES,已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程,高级加密标准由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197,并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年,高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

该算法为比利时密码学家Joan Daemen和Vincent Rijmen所设计,结合两位作者的名字,以Rijndael为名投稿高级加密标准的甄选流程。(Rijndael的发音近于"Rhine doll")

Java代码实现:

  1. import java.security.Key
  2. import java.security.Security; 
  3. import javax.crypto.Cipher; 
  4. import javax.crypto.KeyGenerator; 
  5. import javax.crypto.SecretKey; 
  6. import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; 
  7. import org.apache.commons.codec.binary.Hex; 
  8. import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider; 
  9.  
  10. public class AES { 
  11.  
  12.   public static final String src = "aes test"
  13.  
  14.   public static void main(String[] args) { 
  15.     jdkAES(); 
  16.     bcAES(); 
  17.   } 
  18.  
  19.   // 用jdk实现: 
  20.   public static void jdkAES() { 
  21.     try { 
  22.       // 生成KEY 
  23.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES"); 
  24.       keyGenerator.init(128); 
  25.       // 产生密钥 
  26.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  27.       // 获取密钥 
  28.       byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded(); 
  29.  
  30.       // KEY转换 
  31.       Key key = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES"); 
  32.  
  33.       // 加密 
  34.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); 
  35.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); 
  36.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  37.       System.out.println("jdk aes encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  38.  
  39.       // 解密 
  40.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); 
  41.       result = cipher.doFinal(result); 
  42.       System.out.println("jdk aes decrypt:" + new String(result)); 
  43.     } catch (Exception e) { 
  44.       e.printStackTrace(); 
  45.     } 
  46.   } 
  47.  
  48.   // 用bouncy castle实现: 
  49.   public static void bcAES() { 
  50.     try { 
  51.       Security.addProvider(new BouncyCastleProvider()); 
  52.  
  53.       // 生成KEY 
  54.       KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES""BC"); 
  55.       keyGenerator.getProvider(); 
  56.       keyGenerator.init(128); 
  57.       // 产生密钥 
  58.       SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey(); 
  59.       // 获取密钥 
  60.       byte[] keyBytes = secretKey.getEncoded(); 
  61.  
  62.       // KEY转换 
  63.       Key key = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES"); 
  64.  
  65.       // 加密 
  66.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); 
  67.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); 
  68.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  69.       System.out.println("bc aes encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  70.  
  71.       // 解密 
  72.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); 
  73.       result = cipher.doFinal(result); 
  74.       System.out.println("bc aes decrypt:" + new String(result)); 
  75.     } catch (Exception e) { 
  76.       e.printStackTrace(); 
  77.     } 
  78.   } 

5.对称加密算法-PBE

PBE算法(Password Based Encryption,基于口令加密)是一种基于口令的加密算法,其特点是使用口令代替了密钥,而口令由用户自己掌管,采用随机数杂凑多重加密等方法保证数据的安全性。

PBE算法在加密过程中并不是直接使用口令来加密,而是加密的密钥由口令生成,这个功能由PBE算法中的KDF函数完成。KDF函数的实现过程为:将用户输入的口令首先通过“盐”(salt)的扰乱产生准密钥,再将准密钥经过散列函数多次迭代后生成最终加密密钥,密钥生成后,PBE算法再选用对称加密算法对数据进行加密,可以选择DES、3DES、RC5等对称加密算法。

具体实现如下:

Java代码实现:

  1. import java.security.Key
  2. import java.security.SecureRandom; 
  3. import javax.crypto.Cipher; 
  4. import javax.crypto.SecretKeyFactory; 
  5. import javax.crypto.spec.PBEKeySpec; 
  6. import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec; 
  7. import org.apache.commons.codec.binary.Hex; 
  8.  
  9. public class PBE { 
  10.  
  11.   public static final String src = "pbe test"
  12.  
  13.   public static void main(String[] args) { 
  14.     jdkPBE(); 
  15.   } 
  16.  
  17.   // 用jdk实现: 
  18.   public static void jdkPBE() { 
  19.     try { 
  20.       // 初始化盐 
  21.       SecureRandom random = new SecureRandom(); 
  22.       byte[] salt = random.generateSeed(8); 
  23.  
  24.       // 口令与密钥 
  25.       String password = "timliu"
  26.       PBEKeySpec pbeKeySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray()); 
  27.       SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBEWITHMD5andDES"); 
  28.       Key key = factory.generateSecret(pbeKeySpec); 
  29.  
  30.       // 加密 
  31.       PBEParameterSpec pbeParameterSpac = new PBEParameterSpec(salt, 100); 
  32.       Cipher cipher = Cipher.getInstance("PBEWITHMD5andDES"); 
  33.       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, pbeParameterSpac); 
  34.       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes()); 
  35.       System.out.println("jdk pbe encrypt:" + Hex.encodeHexString(result)); 
  36.  
  37.       // 解密 
  38.       cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, pbeParameterSpac); 
  39.       result = cipher.doFinal(result); 
  40.       System.out.println("jdk pbe decrypt:" + new String(result)); 
  41.     } catch (Exception e) { 
  42.       e.printStackTrace(); 
  43.     } 
  44.   } 

应用举例:

【编辑推荐】

  1. 工业网络安全趋势:公钥加密
  2. 循序渐进学加密
  3. 加密的现实与虚幻
  4. 特征工程之加密流量安全检测
【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

点赞 0
分享:
大家都在看
猜你喜欢

订阅专栏+更多

16招轻松掌握PPT技巧

16招轻松掌握PPT技巧

GET职场加薪技能
共16章 | 晒书包

339人订阅学习

20个局域网建设改造案例

20个局域网建设改造案例

网络搭建技巧
共20章 | 捷哥CCIE

662人订阅学习

WOT2019全球人工智能技术峰会

WOT2019全球人工智能技术峰会

通用技术、应用领域、企业赋能三大章节,13大技术专场,60+国内外一线人工智能精英大咖站台,分享人工智能的平台工具、算法模型、语音视觉等技术主题,助力人工智能落地。
共50章 | WOT峰会

0人订阅学习

读 书 +更多

点石成金:访客至上的网页设计秘笈(原书第2版)

有些网站看起来很清爽; 有些网站看起来很杂乱; 有些网站能让你轻松地找到资料; 有些网站让你犹如置身迷宫…… ...

订阅51CTO邮刊

点击这里查看样刊

订阅51CTO邮刊

51CTO服务号

51CTO播客

博聚网