DES 算法的 C++ 與 JAVA 互相加解密

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在 JAVA 中，從 J2EE1.4 開始，SUN 提供了 JCE( JAVA CRYPTO ENGINE )，其中包含有 DES 算法，在 JAVA 中使用 DES 算法的代碼示例如下：

import java.security.Key;
import java.security.Security;
import javax.crypto.Cipher;

public class DESPlus
{
 static String strDefaultKey = "initkey";
 static Cipher encryptCipher = null;
 static Cipher decryptCipher = null;
 
 static {
     Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
     Key key = null;
    try {
      key = getKey(strDefaultKey.getBytes());
      encryptCipher = Cipher.getInstance("DES");
      encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);

      decryptCipher = Cipher.getInstance("DES");
      decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    }catch(Exception e){
        e.printStackTrace();
        }
    }

 public DESPlus(){
 }

 public static byte[] encrypt(byte[] arrB) throws Exception {
  return encryptCipher.doFinal(arrB);
 }

 public static byte[] decrypt(byte[] arrB) throws Exception {
  return decryptCipher.doFinal(arrB);
 }

 private static  Key getKey(byte[] arrBTmp) throws Exception {
  byte[] arrB = new byte[8];
  for (int i = 0; i < arrBTmp.length && i < arrB.length; i++) {
   arrB[i] = arrBTmp[i];
  }
  Key key = new javax.crypto.spec.SecretKeySpec(arrB, "DES");
  return key;
 }
 
}

需要注意的是，加密后的結果是字節數組，一般情況下可以使用 BASE64 進行編碼，以方便存儲在字符串形的數據庫字段中，當然亦可以采用原始的字節流或者是十六進制編碼字符串；同樣需要注意的是，在上面的代碼示例中，JAVA 的 DES 算法可以指定加密的模式和填充方式，如果不指定，則默認的就是 ECB 加密模式和 PKCS#5 填充方式，關於加密模式和填充方式之后將進行介紹，現在我們來看 OPENSLL 的 DES 算法，還是先給一段代碼示例：

int Encrypt( unsigned char * inbuf , unsigned char * * outbuf , int inlen , unsigned char * key, unsigned char * iv )
{
    BIO *bio, *mbio, *cbio;
    unsigned char *dst;
    int outlen;

    mbio = BIO_new( BIO_s_mem( ) );
    cbio = BIO_new( BIO_f_cipher( ) );
    BIO_set_cipher( cbio , EVP_des_ecb( ) , key , iv , 1 );

    bio = BIO_push( cbio , mbio );
    BIO_write( bio , inbuf , inlen );
    BIO_flush( bio );

    outlen = BIO_get_mem_data( mbio , (unsigned char **) & dst );
    * outbuf = ( unsigned char * ) malloc( outlen );
    memcpy( * outbuf , dst , outlen );
    BIO_free_all( bio );

    return outlen;
}

該段代碼使用了 OPENSSL 庫，該函數返回加密結果的長度，同時將加密的結果放置在 outbuf 中，需要注意的是，BIO_set_chiper 這一行，最后兩個參數：iv 參數在 ECB 加密模式下是不起作用的，僅 CBC 模式才會使用該變量，該變量要求必須是一個八字節的數組，enc 參數，如果是 1 則表明是進行加密，如果是 0 則表明是解密，-1 則表明使用最后一次操作的方式，只需要修改最后一個參數為0，就是解密了，所以解密的代碼就不再重復了；

另外補充一點，這個加密方式是最古老的 DES ，不是 3DES ，輸入參數 KEY 的長度要求至少是 8 個字節，如果不夠，補 '\0'，例如：unsigned char key[ ] = { "key\0\0\0\0\0" }，如果超過八個字節，那么后面的不使用；如果你不願意補零，那么需要保證和 JAVA 的對應，否則不能互相加解密；

哦，還有一點，請注意在使用完后釋放 outbuf 內存塊，保證沒有內存泄露；

下面來說一下加密模式，常見的加密模式有 ECB / CBC / CFB / OFB 四種，這也是 OPENSSL 提供的四種，加密模式的主要意義就是，加密算法是按塊進行加密的，例如 DES ，是 64Bit 一個塊的進行加密，就是每次加密 8 個字節，因此每次輸入八個字節的明文輸出八個字節密文，如果是 16 個字節，那么分成兩個塊依次進行加密，問題就出現在這里，如果明文是 1234567812345678，分塊分別進行加密，那么加密的結果類似“C4132737962C519C C4132737962C519C”，可以看出明文的規律，這就是 ECB 加密模式，密文可以看出明文的規律；為了解決這個問題，有了其他的加密模式：CBC 加密模式（密碼分組連接），CFB加密模式（密碼反饋模式），OFB加密模式（輸出反饋模式）CBC 是要求給一個初始化的向量，然后將每個輸出與該向量作運算，並將運算的結果作為下一個加密塊的初始化向量，CFB 和 OFB 則不需要提供初始化向量，直接將密碼或者輸出作為初始化向量進行運算；這樣就避免了明文的規律出現在密文中；當然缺點是解密時需要保證密文的正確性，如果網絡傳輸時發生了一部分錯誤，則后面的解密結果就可能是錯誤的；（ECB模式僅影響傳輸錯誤的那個塊）；

密碼算法基本上都是分組（按快）進行加密的，如果密文長度不是剛剛好可以進行分組，怎么辦？只能進行填充，填充的方法有很多中，常用的是 PKCS#7，該填充方法是將每一個補充的字節內容填充為填充的字節個數；例如明文長度是 100 ， 分組的大小是32個字節，那么需要分為四組，補充28個字節，那么補充的字節全部補充為'\0x28'，如果分組的大小是 8 個字節，那么 PKCS#7 的填充方式和 PKCS#5 是完全一致的；另外還有一個規定，就是如果明文剛剛好進行分組，那么需要補充一個獨立的分組出來，例如 DES ,如果明文為 8 個字節，那么需要補充為 16 個字節進行運算，這樣的好處是進行解密后，將解密出來的最后一個字節取出來，並將解密結果的長度減去該值，就是原來明文的長度；

更多的信息可以參考：http://en.wikipedia.org/wiki/Block_cipher_modes_of_operation