.NET中的DES对称加密详解

内容导读

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内容图文

DES算法一般有两个关键点，第一个是加密模式，第二个是数据补位，加密模式的主要意义就是，加密算法是按块进行加密的，例如 DES ，是 64Bit 一个块的进行加密，就是每次加密 8 个字节，因此每次输入八个字节的明文输出八个字节密文，如果是 16 个字节，那么分成两个块依次进行加密，问题就出现在这里，如果明文是 1234567812345678，分块分别进行加密，那么加密的结果类似“C4132737962C519C C4132737962C519C”，可以看出明文的规律，这就是 ECB 加密模式，密文可以看出明文的规律；为了解决这个问题，有了其他的加密模式：CBC 加密模式（密码分组连接），CFB加密模式（密码反馈模式），OFB加密模式（输出反馈模式）CBC 是要求给一个初始化的向量，然后将每个输出与该向量作运算，并将运算的结果作为下一个加密块的初始化向量，CFB 和 OFB 则不需要提供初始化向量，直接将密码或者输出作为初始化向量进行运算；这样就避免了明文的规律出现在密文中；当然缺点是解密时需要保证密文的正确性，如果网络传输时发生了一部分错误，则后面的解密结果就可能是错误的；（ECB模式仅影响传输错误的那个块。密码算法基本上都是分组（按快）进行加密的，如果密文长度不是刚刚好可以进行分组，怎么办？只能进行填充。

加密算法常见的有ECB模式和CBC模式：
第一种电子密本方式（ECB） 
      ECB模式：电子密本方式，就是将数据按照8个字节一段进行DES加密或解密得到一段8个字节的密文或者明文，最后一段不足8个字节，则补足8个字节(注意：这里就涉及到数据补位了)进行计算，之后按照顺序将计算所得的数据连在一起即可，各段数据之间互不影响。将明文分成n个64比特分组，如果明文长度不是64比特的倍数，则在明文末尾填充适当数目的规定符号。对明文组用给定的密钥分别进行加密，行密文C=(C0,C1,……,Cn-1)其中Ci=DES(K,xi),i=0,1,…..,n-1。 这是Java封装的DES算法的默认模式.
第二种密文分组链接方式（CBC）  

      密文分组链接方式，在CBC方式下，每个明文组xi在加密前与先一组密文按位模二加后，再送到DES加密，CBC方式克服了ECB方式报内组重的缺点，但由于明文组加密前与一组密文有关，因此前一组密文的错误会传播到下一组。 这是.NET封装的DES算法的默认模式，它比较麻烦，加密步骤如下：

1、首先将数据按照8个字节一组进行分组得到D1D2……Dn(若数据不是8的整数倍，就涉及到数据补位了)

2、第一组数据D1与向量I异或后的结果进行DES加密得到第一组密文C1(注意：这里有向量I的说法，ECB模式下没有使用向量I)

3、第二组数据D2与第一组的加密结果C1异或以后的结果进行DES加密，得到第二组密文C2

4、之后的数据以此类推，得到Cn

5、按顺序连为C1C2C3……Cn即为加密结果。

第三种密文反馈方式（CFB），可用于序列密码
   明文X＝(x0,x1,……,xn-1)，其中xi由t个比特组成0   第四种输出反馈方式（OFB），可用于序列密码
   与CFB唯一不同的是OFB是直接取DES输出的t个比特，而不是取密文的t个比特，其余都与CFB相同。但它取的是DES的输出，所以它克服了CFB的密文错误传播的缺点

数据补位一般有NoPadding和PKCS7Padding(Java中是PKCS5Padding)填充方式，PKCS7Padding和PKCS5Padding实际只是协议不一样，根据相关资料说明：PKCS5Padding明确定义了加密块是8字节，PKCS7Padding加密快可以是1-255之间。但是封装的DES算法默认都是8字节，所以可以认为他们一样。数据补位实际是在数据不满8字节的倍数，才补充到8字节的倍数的填充过程。

NoPadding填充方式：算法本身不填充，比如.NET的padding提供了有None,Zeros方式，分别为不填充和填充0的方式。

PKCS7Padding(PKCS5Padding)填充方式：为.NET和Java的默认填充方式，对加密数据字节长度对8取余为r,如r大于0,则补8-r个字节，字节为8-r的值;如果r等于0,则补8个字节8.比如：

加密字符串为为AAA,则补位为AAA55555;加密字符串为BBBBBB,则补位为BBBBBB22;加密字符串为CCCCCCCC,则补位为CCCCCCCC88888888.

.NET中的DES加密

对于.NET,框架在System.Security.Cryptography命名空间下提供了DESCryptoServiceProvider作为System.Security.Cryptography.DES加密解密的包装接口，它提供了如下的4个方法：

public override ICryptoTransform CreateDecryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)

public override ICryptoTransform CreateEncryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)

public override void GenerateIV()

public override void GenerateKey()

从.NET类库封装情况，加解密需要传入一个Key和IV向量。而且Key必须为8字节的数据，否则会直接抛异常出来，当使用ECB模式下，不管传入什么IV向量，加密结果都一样。

内容总结

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