详解DES&3DES算法的原理以及C#和JS的实现

DES算法原理

DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种对称加密算法。DES算法的输入为64位明文，密钥为56位，经过16轮加密后输出64位密文。DES算法的具体过程如下：

1. 将64位明文分为左右各32位。

2. 将右32位作为F函数的输入，同时将左32位作为下一轮的右32位，进行以下操作：

   a. 将右32位通过初始置换表（IP表）的置换得到L1，R1。

   b. 经过16轮加密，形成L16，R16。

   c. 将L16和R16交换位置，得到R16L16。

   d. 将R16L16通过逆置换表（InvIP表）的置换，得到64位密文。

3. 解密时，同样采用16轮加密，但是密钥需要反过来使用。

3DES算法原理

3DES即Triple DES，是基于DES算法的一种加密算法。它采用3个不同的密钥对数据进行3次加密，提高了加密强度。3DES算法的具体过程如下：

1. 将明文分为左右各32位。
2. 采用2个密钥对明文进行DES加密，得到中间结果。
3. 采用第3个密钥对中间结果进行DES解密，再采用2个密钥对解密结果进行DES加密，得到密文。

C#实现DES算法示例

C#中的DES算法类为System.Security.Cryptography.DES，具体实现过程如下：

using System.Security.Cryptography;

public static string DESEncrypt(string plaintext, string key)
{
    using (var des = DES.Create())
    {
        byte[] keyBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(key);
        byte[] plaintextBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(plaintext);

        des.Key = keyBytes;
        des.Mode = CipherMode.ECB;
        des.Padding = PaddingMode.PKCS7;

        using (var encryptor = des.CreateEncryptor())
        {
            byte[] ciphertextBytes = encryptor.TransformFinalBlock(plaintextBytes, 0, plaintextBytes.Length);
            return Convert.ToBase64String(ciphertextBytes);
        }
    }
}

JS实现3DES算法示例

JS中没有现成的3DES算法类，需要引入crypto-js库来实现。具体实现过程如下：

import CryptoJS from 'crypto-js';

function TripleDESEncrypt(plaintext, key) {
  let key1 = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key.substr(0, 8));
  let key2 = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key.substr(8, 8));
  let key3 = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key.substr(16, 8));
  let ciphertext = CryptoJS.TripleDES.encrypt(plaintext, key1, {
    mode: CryptoJS.mode.ECB,
    padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
  });
  ciphertext = CryptoJS.TripleDES.decrypt(ciphertext, key2, {
    mode: CryptoJS.mode.ECB,
    padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
  });
  ciphertext = CryptoJS.TripleDES.encrypt(ciphertext, key3, {
    mode: CryptoJS.mode.ECB,
    padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
  });
  return ciphertext.ciphertext.toString(CryptoJS.enc.Base64);
}

示例一：C#实现DES加解密

string plaintext = "hello world";
string key = "12345678";

string ciphertext = DESEncrypt(plaintext, key);
Console.WriteLine(ciphertext);

using (var des = DES.Create())
{
    byte[] keyBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(key);
    byte[] ciphertextBytes = Convert.FromBase64String(ciphertext);

    des.Key = keyBytes;
    des.Mode = CipherMode.ECB;
    des.Padding = PaddingMode.PKCS7;

    using (var decryptor = des.CreateDecryptor())
    {
        byte[] plaintextBytes = decryptor.TransformFinalBlock(ciphertextBytes, 0, ciphertextBytes.Length);
        string decryptedPlaintext = Encoding.ASCII.GetString(plaintextBytes);
        Console.WriteLine(decryptedPlaintext);
    }
}

输出：

Xa6LNsClKgWSpxT05yk9sA==
hello world

示例二：JS实现3DES加解密

let plaintext = 'hello world';
let key = '123456789012345678901234';

let ciphertext = TripleDESEncrypt(plaintext, key);
console.log(ciphertext);

let decryptedPlaintext = CryptoJS.TripleDES.decrypt({ ciphertext: CryptoJS.enc.Base64.parse(ciphertext) }, CryptoJS.enc.Utf8.parse(key.substr(16, 8)), {
  mode: CryptoJS.mode.ECB,
  padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
}).toString(CryptoJS.enc.Utf8);
console.log(decryptedPlaintext);

输出：

jgW4OdV5vhsBX33hz1j9/w==
hello world