详解DES加密算法的原理与Java实现

我会详细讲解“详解DES加密算法的原理与Java实现”的完整攻略,并包含两条示例说明。

一、DES加密算法的原理

DES是一种分组加密算法,加密时将明文分成64位一组的大小,每组的最后一位用于存储校验位。DES总共使用16个循环轮次(每轮使用一个48位的密钥子)。第一轮会将明文分成左右两部分,右部分通过跟密钥进行一个函数F运算,F函数使得输入的较小变成较大,保证输入的变化能够传递到后续轮次。然后是左右互换之后的迭代,每次迭代的结果是新的左右两个组。最后一次迭代后,左右两个组不需要再互换,他们直接连接在一起形成最终的加密结果。

二、Java实现DES加密算法

Java有很多支持DES的库。

1. 实现方法一:SecretKeyFactory

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;

public class DESUtil {

    public static String encrypt(String data, String key) {
        try {
            DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
            SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
            byte[] result = cipher.doFinal(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            return Base64.getEncoder().encodeToString(result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    public static String decrypt(String data, String key) {
        try {
            byte[] bytes = Base64.getDecoder().decode(data);
            DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
            SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
            byte[] result = cipher.doFinal(bytes);
            return new String(result, StandardCharsets.UTF_8);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String plaintext = "Hello, world!";
        String key = "12345678";
        String ciphertext = encrypt(plaintext, key);
        System.out.println("加密结果:" + ciphertext);
        String decrypted = decrypt(ciphertext, key);
        System.out.println("解密结果:" + decrypted);
    }
}

2. 实现方法二:DESEncrypter类

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.KeySpec;

public class DESEncrypter {
    private Cipher ecipher;
    private Cipher dcipher;

    DESEncrypter(SecretKey key) {
        try {
            ecipher = Cipher.getInstance("DES");
            dcipher = Cipher.getInstance("DES");
            ecipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
            dcipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public byte[] encrypt(byte[] input) throws InvalidKeyException {
        return doFinal(input, ecipher);
    }

    public byte[] decrypt(byte[] input) throws InvalidKeyException {
        return doFinal(input, dcipher);
    }

    private byte[] doFinal(byte[] input, Cipher cipher) throws InvalidKeyException {
        try {
            return cipher.doFinal(input);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            throw new InvalidKeyException("Invalid key to: " + e.getMessage());
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InvalidKeySpecException {
        try {
            String plaintext = "Hello, world!";
            byte[] sk = "12345678".getBytes();
            KeySpec ks = new DESKeySpec(sk);
            SecretKeyFactory kf = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
            SecretKey key = kf.generateSecret(ks);

            DESEncrypter encrypter = new DESEncrypter(key);
            ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
            outputStream.write(plaintext.getBytes());

            byte[] encrypted = encrypter.encrypt(outputStream.toByteArray());

            outputStream = new ByteArrayOutputStream();
            outputStream.write(encrypted);
            String decrypted = new String(encrypter.decrypt(outputStream.toByteArray()));

            System.out.println("加密结果:" + new String(encrypted));
            System.out.println("解密结果:" + decrypted);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

以上就是两种Java实现DES加密算法的方法。需要注意的是,DES加密算法的安全性已经被攻破,不建议直接使用,推荐使用AES加密算法取代DES。

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