【JAVA秒会技术之加密】3DES(TripleDES)实现跨平台统一加密

3DES(TripleDES)实现跨平台统一加密

一、3DES简介

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。它相当于是使用3条56位的密钥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。

加密算法，具体实现如下：

设Ek()和Dk()代表DES算法的加密和解密过程，K代表DES算法使用的密钥，M代表明文，C代表密文，这样：

3DES加密过程为：C=Ek3(Dk2(Ek1(M)))

3DES解密过程为：M=Dk1(EK2(Dk3(C)))

二、3DES实现跨平台加密

手机端后台通常是用JAVA开发的Web Service，而Android和IOS客户端需要调用同样的Web Service接口，为了数据安全考虑，要对数据进行加密。那么问题来了：如何编写出一套加密程序，以保证3个平台间加解密的结果一致呢？

1.相关类简介

(1)Cipher类

Cipher类为加密和解密提供密码功能。为创建 Cipher 对象，应用程序调用 Cipher 的getInstance方法并将所请求转换的名称传递给它。还可以指定提供者的名称（可选）。

[转换]是一个字符串，它描述为产生某种输出而在给定的输入上执行的操作（或一组操作）。转换始终包括加密算法的名称（例如，DES），后面可能跟有一个反馈模式和填充方案。

常用形式：“算法/模式/填充”或“算法”。

API中返回实现指定转换的 Cipher 对象：

static Cipher getInstance(String transformation)
static Cipher getInstance(String transformation, Provider provider)
static Cipher getInstance(String transformation, String provider)

(2)DESedeKeySpec类

DESedeKeySpec类指定一个 DES-EDE ("triple-DES") 密钥。两个构造方法：

DESedeKeySpec(byte[] key) //创建一个 DESedeKeySpec 对象，使用 key 中的前 24 个字节作为 DES-EDE 密钥的密钥内容。 
DESedeKeySpec(byte[] key, int offset) //创建一个 DESedeKeySpec 对象，使用 key 中始于且包含 offset 的前 24 个字节作为 DES-EDE 密钥的密钥内容。

(3)SecretKey接口

秘密（对称）密钥。此接口不包含方法或常量。其唯一目的是分组秘密密钥（并为其提供类型安全）。此接口的提供者实现必须改写继承自 java.lang.Object 的 equals 和 hashCode 方法，以便根据底层密钥材料而不是根据引用进行秘密密钥比较。

(4)SecretKeyFactory类

SecretKeyFactory类表示密钥的工厂。密钥工厂用来将密钥（类型 Key 的不透明加密密钥）转换为密钥规范（底层密钥材料的透明表示形式），反之亦然。秘密密钥工厂只对秘密（对称）密钥进行操作。密钥工厂为双工模式，即其允许根据给定密钥规范（密钥材料）构建不透明密钥对象，或以适当格式获取密钥对象的底层密钥材料。

API常用方法：

static SecretKeyFactory getInstance(String algorithm) //返回转换指定算法的秘密密钥的 SecretKeyFactory 对象。 
SecretKey generateSecret(KeySpec keySpec) //根据提供的密钥规范（密钥材料）生成 SecretKey 对象。

(5)IvParameterSpec类 

IvParameterSpec类指定一个初始化向量 (IV)。

API构造方法：

IvParameterSpec(byte[] iv) // 使用 iv 中的字节作为 IV 来构造一个 IvParameterSpec 对象。
IvParameterSpec(byte[] iv, int offset, int len) //使用 iv 中始于且包含 offset 的前 len 个字节作为 IV 来构造一个 IvParameterSpec 对象。

2.所需参数简介

（1）算法：采用“DESede/CBC/PKCS5Padding”。

[1]DESede即3DES加密算法。

[2]CBC密码分组链接模式。这种模式是先将明文切分成若干小段，然后每一小段与初始块或者上一段的密文段进行异或运算后，再与密钥进行加密。是AES五种加密模式{CBC、ECB（电码本模式）、CTR（计算器模式）、OCF（密码反馈模式）、CFB（输出反馈模式）}之一。其它各种模式的简单原理，可参照http://www.tuicool.com/articles/AZZjiu

[3]PKCS5Padding，简单理解，就是将原文填充到符合一定加密规则的指定长度。

（2）IV初始向量：long(createTime)转成字节，long字节序采用BIG_ENDIAN；

CBC模式的作法是对第一块明文投入随机的初始向量（IV），然后将明文与向量运算的结果加密，加密的结果再作为下一块明文的向量。这种做法的最终目的是要达到语义上的安全，让攻击者无法从密文中获取能助其破译的相关线索，避免遭受选择明文攻击法。

初始向量的值依密码算法而不同。最基本的要求是“唯一性”，也就是说同一把金钥不重复使用同一个初始向量。这个特性无论在区块加密或串流加密中都非常重要。

（3）对称密钥计算：每个服务分配的密钥(appsecret)

（4）对加密后的密文进行base64编码；

3.加密/解密代码实现

加密实现：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/CBC/PKCS5Padding");
SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance("DESede");
SecretKey secretKey = skf.generateSecret(new DESedeKeySpec(key.getBytes()));
IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);
byte [] encryptData = cipher.doFinal(plainText.getBytes("utf-8"));  
String result = Base64.encode(encryptData);      

解密实现：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("DESede/CBC/PKCS5Padding");
SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance("DESede");
SecretKey secretKey = skf.generateSecret(new DESedeKeySpec(key.getBytes()));
IvParameterSpec ivParameterSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, ivParameterSpec);
byte [] decryptData = cipher.doFinal(Base64.decode(encryptText));  
String result = new String(decryptData, "utf-8");