浅谈3DES加密解密
(注:本文不深入探讨3DES的加密原理,只着重说明在Java中使用3DES加密解密以及常见问题)
从数据安全谈起
当你使用网银时,是否担心你的银行卡会被盗用?
当你和朋友用QQ进行聊天时,是否担心你的隐私会被泄露?
作为开发者,编写安全的代码比编写优雅的代码更重要,因为安全是一切应用之根本!为了确保数据不被侵犯,数据加密/解密技术运用而生。 ——摘录自《Java加密解密的艺术》
所以为了确保数据传输和数据存储的安全,我们可以通过特定的算法,将数据明文加密成复杂的密文。
众多的加密手段大致可以分为单项加密和双向加密。单项加密指通过对数据进行摘要计算生成密文,密文不可逆推还原,比如有Base64、MD5、SHA等;双向加密则相反,指可以把密文逆推还原成明文,其中双向加密又分为对称加密和非对称加密。对称加密是指数据使用者必须拥有同样的密钥才可以进行加密解密,就像大家共同约定了一组暗号一样,对称加密的手段有DES、3DES、AES、IDEA、RC4、RC5等;而非对称加密相对于对称加密而言,无需拥有同一组密钥,它是一种“信息公开的密钥交换协议”。非对称加密需要公开密钥和私有密钥两组密钥,公开密钥和私有密钥是配对起来的,也就是说使用公开密钥进行数据加密,只有对应的私有密钥才能进行解密。此类的加密手段有RSA、DSA等。
【密码学常用术语】
明文:未加密的数据
密文:明文经过加密后的数据
加密:将明文转换为密文的过程
解密:将密文转换为明文的过程
加密算法:将明文转换为密文的转换算法
解密算法:将密文转换为明文的转换算法
加密密钥:用于加密算法进行加密操作的密钥
解密密钥:用于解密算法进行解密操作的密钥
初识3DES
3DES,也称为3DESede或TripleDES,是三重数据加密,且可以逆推的一种算法方案。
1975年美国IBM公司成功研究并发布了DES加密算法,但DES密码长度容易被暴力破解,通过对DES算法进行改进,针对每个数据块进行三次DES加密,也就是3DES加密算法。
但由于3DES的算法是公开的,所以算法本身没什么秘密可言,主要依靠唯一密钥来确保数据加密解密的安全。
有人可能会问,那3DES到底安不安全呢?!目前为止,还没有人能破解3DES,所以你要是能破解它,都足以震惊整个信息安全界了……
【Java使用3DES加密解密的流程】
①传入共同约定的密钥(keyBytes)以及算法(Algorithm),来构建SecretKey密钥对象
SecretKey deskey = new SecretKeySpec(keyBytes, Algorithm);
②根据算法实例化Cipher对象。它负责加密/解密
Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
③传入加密/解密模式以及SecretKey密钥对象,实例化Cipher对象
c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);
④传入字节数组,调用Cipher.doFinal()方法,实现加密/解密,并返回一个byte字节数组
c1.doFinal(src);
3DES案例
—SecretUtils.java(3DES加密解密的工具类)—
1 package my3des; 2 3 import java.io.UnsupportedEncodingException; 4 5 import javax.crypto.Cipher; 6 import javax.crypto.SecretKey; 7 import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; 8 9 10 /** 11 * SecretUtils {3DES加密解密的工具类 } 12 * @author William 13 * @date 2013-04-19 14 */ 15 public class SecretUtils { 16 17 //定义加密算法,有DES、DESede(即3DES)、Blowfish 18 private static final String Algorithm = "DESede"; 19 private static final String PASSWORD_CRYPT_KEY = "2012PinganVitality075522628888ForShenZhenBelter075561869839"; 20 21 22 /** 23 * 加密方法 24 * @param src 源数据的字节数组 25 * @return 26 */ 27 public static byte[] encryptMode(byte[] src) { 28 try { 29 SecretKey deskey = new SecretKeySpec(build3DesKey(PASSWORD_CRYPT_KEY), Algorithm); //生成密钥 30 Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm); //实例化负责加密/解密的Cipher工具类 31 c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey); //初始化为加密模式 32 return c1.doFinal(src); 33 } catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) { 34 e1.printStackTrace(); 35 } catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) { 36 e2.printStackTrace(); 37 } catch (java.lang.Exception e3) { 38 e3.printStackTrace(); 39 } 40 return null; 41 } 42 43 44 /** 45 * 解密函数 46 * @param src 密文的字节数组 47 * @return 48 */ 49 public static byte[] decryptMode(byte[] src) { 50 try { 51 SecretKey deskey = new SecretKeySpec(build3DesKey(PASSWORD_CRYPT_KEY), Algorithm); 52 Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm); 53 c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey); //初始化为解密模式 54 return c1.doFinal(src); 55 } catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) { 56 e1.printStackTrace(); 57 } catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) { 58 e2.printStackTrace(); 59 } catch (java.lang.Exception e3) { 60 e3.printStackTrace(); 61 } 62 return null; 63 } 64 65 66 /* 67 * 根据字符串生成密钥字节数组 68 * @param keyStr 密钥字符串 69 * @return 70 * @throws UnsupportedEncodingException 71 */ 72 public static byte[] build3DesKey(String keyStr) throws UnsupportedEncodingException{ 73 byte[] key = new byte[24]; //声明一个24位的字节数组,默认里面都是0 74 byte[] temp = keyStr.getBytes("UTF-8"); //将字符串转成字节数组 75 76 /* 77 * 执行数组拷贝 78 * System.arraycopy(源数组,从源数组哪里开始拷贝,目标数组,拷贝多少位) 79 */ 80 if(key.length > temp.length){ 81 //如果temp不够24位,则拷贝temp数组整个长度的内容到key数组中 82 System.arraycopy(temp, 0, key, 0, temp.length); 83 }else{ 84 //如果temp大于24位,则拷贝temp数组24个长度的内容到key数组中 85 System.arraycopy(temp, 0, key, 0, key.length); 86 } 87 return key; 88 } 89 }
—Main.java(测试类)—
1 package my3des; 2 3 public class Main { 4 5 /** 6 * @param args 7 */ 8 public static void main(String[] args) { 9 String msg = "3DES加密解密案例"; 10 System.out.println("【加密前】:" + msg); 11 12 //加密 13 byte[] secretArr = SecretUtils.encryptMode(msg.getBytes()); 14 System.out.println("【加密后】:" + new String(secretArr)); 15 16 //解密 17 byte[] myMsgArr = SecretUtils.decryptMode(secretArr); 18 System.out.println("【解密后】:" + new String(myMsgArr)); 19 } 20 }
补充说明
· 3DES的密钥必须是24位的byte数组
随便拿一个String.getBytes()是不行的,会报如下错误
java.security.InvalidKeyException: Invalid key length: 59 bytes
解决方法有很多,①按密钥固定长度重新定义字符串;②先把字符串用Base64或者MD5加密,然后截取固定长度的字符转成byte数组;③字符串转成Byte数组,针对该数组进行修改,若长度过长则只截取一部分,若长度不够则补零
· 加密结果的编码方式要一致
从byte数组转成字符串,一般有两种方式,base64处理和十六进制处理。
· 参考资料
3DES在线测试工具:
http://www.seacha.com/tools/3des.php