JAVA基礎◆淺談3DES加密解密

淺談3DES加密解密

 

（注：本文不深入探討3DES的加密原理，只着重說明在Java中使用3DES加密解密以及常見問題）

 

 

 

從數據安全談起

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    當你使用網銀時，是否擔心你的銀行卡會被盜用？

    當你和朋友用QQ進行聊天時，是否擔心你的隱私會被泄露？

    作為開發者，編寫安全的代碼比編寫優雅的代碼更重要，因為安全是一切應用之根本！為了確保數據不被侵犯，數據加密/解密技術運用而生。    ——摘錄自《Java加密解密的藝術》

 

    所以為了確保數據傳輸和數據存儲的安全，我們可以通過特定的算法，將數據明文加密成復雜的密文。

    眾多的加密手段大致可以分為單項加密和雙向加密。單項加密指通過對數據進行摘要計算生成密文，密文不可逆推還原，比如有Base64、MD5、SHA等；雙向加密則相反，指可以把密文逆推還原成明文，其中雙向加密又分為對稱加密和非對稱加密。對稱加密是指數據使用者必須擁有同樣的密鑰才可以進行加密解密，就像大家共同約定了一組暗號一樣，對稱加密的手段有DES、3DES、AES、IDEA、RC4、RC5等；而非對稱加密相對於對稱加密而言，無需擁有同一組密鑰，它是一種“信息公開的密鑰交換協議”。非對稱加密需要公開密鑰和私有密鑰兩組密鑰，公開密鑰和私有密鑰是配對起來的，也就是說使用公開密鑰進行數據加密，只有對應的私有密鑰才能進行解密。此類的加密手段有RSA、DSA等。

                                                                                            

【密碼學常用術語】

    明文：未加密的數據

    密文：明文經過加密后的數據

    加密：將明文轉換為密文的過程

    解密：將密文轉換為明文的過程    

    加密算法：將明文轉換為密文的轉換算法        

    解密算法：將密文轉換為明文的轉換算法

    加密密鑰：用於加密算法進行加密操作的密鑰

    解密密鑰：用於解密算法進行解密操作的密鑰

    

 

 

初識3DES

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    3DES，也稱為3DESede或TripleDES，是三重數據加密，且可以逆推的一種算法方案。

    1975年美國IBM公司成功研究並發布了DES加密算法，但DES密碼長度容易被暴力破解，通過對DES算法進行改進，針對每個數據塊進行三次DES加密，也就是3DES加密算法。

    但由於3DES的算法是公開的，所以算法本身沒什么秘密可言，主要依靠唯一密鑰來確保數據加密解密的安全。

    有人可能會問，那3DES到底安不安全呢？！目前為止，還沒有人能破解3DES，所以你要是能破解它，都足以震驚整個信息安全界了……

 

【Java使用3DES加密解密的流程】

     ①傳入共同約定的密鑰（keyBytes）以及算法（Algorithm），來構建SecretKey密鑰對象

         SecretKey deskey = new SecretKeySpec(keyBytes, Algorithm);    

     ②根據算法實例化Cipher對象。它負責加密/解密

        Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);    

     ③傳入加密/解密模式以及SecretKey密鑰對象，實例化Cipher對象

        c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);    

     ④傳入字節數組，調用Cipher.doFinal()方法，實現加密/解密，並返回一個byte字節數組

        c1.doFinal(src);

 

 

 

3DES案例

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—SecretUtils.java(3DES加密解密的工具類)—

package my3des;
 
import java.io.UnsupportedEncodingException;
 
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
 
 
/**
 * SecretUtils {3DES加密解密的工具類 }
 * @author William
 * @date 2013-04-19
 */
public class SecretUtils {
 
    //定義加密算法，有DES、DESede(即3DES)、Blowfish
    private static final String Algorithm = "DESede";    
    private static final String PASSWORD_CRYPT_KEY = "2012PinganVitality075522628888ForShenZhenBelter075561869839";
    
    
    /**
     * 加密方法
     * @param src 源數據的字節數組
     * @return 
     */
    public static byte[] encryptMode(byte[] src) {
        try {
             SecretKey deskey = new SecretKeySpec(build3DesKey(PASSWORD_CRYPT_KEY), Algorithm);    //生成密鑰
             Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);    //實例化負責加密/解密的Cipher工具類
             c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, deskey);    //初始化為加密模式
             return c1.doFinal(src);
         } catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {
             e1.printStackTrace();
         } catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {
             e2.printStackTrace();
         } catch (java.lang.Exception e3) {
             e3.printStackTrace();
         }
         return null;
     }
    
    
    /**
     * 解密函數
     * @param src 密文的字節數組
     * @return
     */
    public static byte[] decryptMode(byte[] src) {      
        try {
            SecretKey deskey = new SecretKeySpec(build3DesKey(PASSWORD_CRYPT_KEY), Algorithm);
            Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
            c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE, deskey);    //初始化為解密模式
            return c1.doFinal(src);
        } catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {
            e2.printStackTrace();
        } catch (java.lang.Exception e3) {
            e3.printStackTrace();
        }
        return null;
     }
    
    
    /*
     * 根據字符串生成密鑰字節數組 
     * @param keyStr 密鑰字符串
     * @return 
     * @throws UnsupportedEncodingException
     */
    public static byte[] build3DesKey(String keyStr) throws UnsupportedEncodingException{
        byte[] key = new byte[24];    //聲明一個24位的字節數組，默認里面都是0
        byte[] temp = keyStr.getBytes("UTF-8");    //將字符串轉成字節數組
        
        /*
         * 執行數組拷貝
         * System.arraycopy(源數組，從源數組哪里開始拷貝，目標數組，拷貝多少位)
         */
        if(key.length > temp.length){
            //如果temp不夠24位，則拷貝temp數組整個長度的內容到key數組中
            System.arraycopy(temp, 0, key, 0, temp.length);
        }else{
            //如果temp大於24位，則拷貝temp數組24個長度的內容到key數組中
            System.arraycopy(temp, 0, key, 0, key.length);
        }
        return key;
    } 
}

 

—Main.java(測試類)—

package my3des;
 
public class Main {
 
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        String msg = "3DES加密解密案例";
        System.out.println("【加密前】：" + msg);
        
        //加密
        byte[] secretArr = SecretUtils.encryptMode(msg.getBytes());    
        System.out.println("【加密后】：" + new String(secretArr));
        
        //解密
        byte[] myMsgArr = SecretUtils.decryptMode(secretArr);  
        System.out.println("【解密后】：" + new String(myMsgArr));
    }
}

 

 

 

補充說明

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· 3DES的密鑰必須是24位的byte數組

    隨便拿一個String.getBytes()是不行的，會報如下錯誤

         java.security.InvalidKeyException: Invalid key length: 59 bytes

    解決方法有很多，①按密鑰固定長度重新定義字符串；②先把字符串用Base64或者MD5加密，然后截取固定長度的字符轉成byte數組；③字符串轉成Byte數組，針對該數組進行修改，若長度過長則只截取一部分，若長度不夠則補零

 

· 加密結果的編碼方式要一致

    從byte數組轉成字符串，一般有兩種方式，base64處理和十六進制處理。

    

· 參考資料

    3DES在線測試工具： http://www.seacha.com/tools/3des.php